FONDUL EUROPEAN PENTRU DEZVOLTARE … · Graniţe comune. Soluţii comune. GUVERNUL ROMÂNIEI UNIUNEA EUROPEANĂ FONDUL EUROPEAN PENTRU DEZVOLTARE REGIONALĂ GUVERNUL BULGARIEI Asociația

Graniţe comune. Soluţii comune.

GUVERNUL ROMÂNIEI

UNIUNEA EUROPEANĂ

FONDUL EUROPEAN PENTRUDEZVOLTARE REGIONALĂ GUVERNUL BULGARIEI

www.cbcromaniabulgaria.eu

Asociația Română pentru Transfer Tehnologic şi Inovare

Adresa: Str. Ştefan cel Mare nr. 12, Craiova

Persoană contact: Gabriel Vlăduţ

Tel.:/Fax: +40-251-412290; +40-251-418882

E-mail: [email protected]; www.arott.ro

Titlul proiectului:

Editorul materialului: ARoTTData publicării: dd.09.2011

Conţinutul acestui material nu reprezintă în mod necesar poziţia oficială a Uniunii Europene

Energiile regenerabile - instrument pentru prevenirea şi combaterea schimbărilor climatice, creştere economică şi bunăstare socială

Investim în viitorul tău!Programul de Cooperare Transfrontalieră România - Bulgaria 2007 - 2013

este cofinanţat de Uniunea Europeană prinFondul European pentru Dezvoltare Regională

Innovation, Technology Transfer

Energiile regenerabile- instrument pentru prevenirea şi

combaterea schimbărilor climatice,creştere economică şi bunăstare socială

Studiu de oportunitate privind conStruirea unei centrale

hidroelectrice

2 Studiu de oportunitate privind construirea unei centrale hidroelectrice

CuprinsCapitolul i cadrul politic ................................................................................................ 7

i.1. romania ........................................................................................... 8i.1.1. Statut actual ............................................................................ 8i.1.2. resurse hidroenergetice .............................................................. 9

i.2. Bulgaria ...........................................................................................12i.2.1. Stadiul actual ...........................................................................12i.2.2. resurse hidroenergetice .............................................................13

Capitolul ii conditia economica Si Sociala a regiunilor implicate in Studiu ..............................17

ii.1. regiunea de Sud-vest a romaniei ............................................................17ii.2. regiunea de nord a Bulgariei .................................................................18

Capitolul iii deScrierea raurilor Si apelor curgatoare in zona de Studiu ................................21

iii.1. raurile din dolj..................................................................................21iii.1.1. Jiu ........................................................................................21

iii.2. debitul raurilor din montanat ................................................................24iii.2.1. lom ......................................................................................24iii.2.2. tsibritsa .................................................................................24

iii.3. raurile din vraca ...............................................................................24iii.4. raurile din pleven ..............................................................................27

iii.4.1. iskar ......................................................................................27iii.4.2. vit ........................................................................................29iii.4.3. osam .....................................................................................31

Capitolul iV deScrierea tehnologiilor in conStruirea centralelor hidroelectrice ...................33

IV.1. Configurareaamplasamentului ...............................................................33IV.1.1. Amenajarilepecursuldeapa ........................................................33iv.1.2. amenajari cu centrala energetica la baza barajului ............................35IV.1.3. Amenajarileintegrateinsistemuldeextragereaapei .........................37

IV.2. Planificareauneiamenajarimicidehidrocentrala .......................................37IV.3. Debitulapeiinconducte ......................................................................39

iv.3.1. debit tranzitoriu ......................................................................40IV.3.2. Curgereaapeiincanaledeschise ..................................................42

IV.4. Debitulcursuluideapa ........................................................................42IV.4.1. Estimareacapacitatiicentraleisicantitateadeenergie .......................44

IV.5. Evaluareaamplasamentului ..................................................................46IV.5.1. Cartografie ..............................................................................47iv.5.2. Studii geochimice .....................................................................47

iv.6. Structura hidraulica ............................................................................50iv.6.1. Baraj .....................................................................................50

iv.6.1.1. Baraj .........................................................................50iv.6.1.2. canalul deversor ............................................................52IV.6.1.3.Amenajareapentrudisipareadeenergie ...............................56

iv.6.2. Stavilarele ..............................................................................56IV.7. Echipamentelectromecanic ..................................................................59

iv.7.1. centrala energetica ...................................................................59

3

iv.7.2. turbine hidraulice .....................................................................60IV.7.2.1.Tipurideconfigurare ......................................................60IV.7.2.2.Turbinecuimpuls ...........................................................61iv.7.2.3. turbinele cu reactie .....................................................63

iv.7.3. generatoarele ..........................................................................67iv.7.4. controlul turbinei .....................................................................68

iv.7.4.1. regulatoare de viteza ......................................................68IV.7.5. Echipamentdeaparatajelectricdeconexiuni ...................................69iv.7.6. control automat .......................................................................70IV.7.7. Echipamentelectricauxiliar .........................................................71

IV.7.7.1.Transformatorpentruserviciiinterne ...................................71iv.7.7.2. control al furnizarii de energie dc .....................................71iv.7.7.3. inregistrari bief amonte si bief aval .....................................71iv.7.7.4. Statie electrica de exterior ...............................................72

Capitolul V impactul aSupra mediului in conStruirea centralelor hidroelectrice ...................74

v.1. acord .............................................................................................74V.2. Impactulintimpulfazeideconstructie ....................................................75

v.2.1. rezervoarele............................................................................76V.2.2. Prizadeapa,canaledeschise,stavilare,canaledeevacuare .................76

V.3. Impactulrezultatdinconstructie ............................................................77V.3.1. Impactulsonic .........................................................................77V.3.2. Impactulasuprapeisajului ..........................................................79

Capitolul Vi analiza economica .........................................................................................80

Bibliografie ....................................................................................................83

Съдържание

Глава I Политическарамка.......................................................................................86

I.1. румъния ..........................................................................................87I.1.1. актуалносъстояние ..................................................................87I.1.2. Водноенергийниизточници.........................................................88

I.2. България .........................................................................................91I.2.1. актуалносъстояние ..................................................................91I.2.2. Хидроенергийниресурси ...........................................................92

Глава II социално-икономическиуслоВияВрегионите,ВключениВПроучВането ..........96

II.1. югозападенрегионнарумъния ............................................................96II.2. северенрегионнаБългария ................................................................98

Глава III оПисаниенарекитеиВоднитетеченияВзонатанаПроучВането ................... 101


III.1. речнипотоцивобластдолж .............................................................. 101III.1.1.Жиу .................................................................................... 101

III.2. речнипотоцивобластмонтана .......................................................... 104III.2.1.лом .................................................................................... 104III.2.2.цибрица ............................................................................... 104

III.3. речнипотоцивобластВраца .............................................................. 104III.4. речнипотоцивобластПлевен ............................................................ 108

III.4.1.искър .................................................................................. 108III.4.2.Вит ..................................................................................... 110III.4.3.осъм ................................................................................... 111

Глава IV оПисаниенатеХнологиите,изПолзВаниВстроителстВото наХидроелектрическицентрали .................................................................. 114

IV.1. конфигурациянаобекта .................................................................. 114IV.1.1. схемизатечениенареки ........................................................ 114IV.1.2. схеминаелектростанциивосноватанаязовир ............................. 116IV.1.3. интегриранисхемивсистематазаводнаабстракция ...................... 118

IV.2. Планираненамалкиводноелектрическисхеми ...................................... 118IV.3. Воденпотоквтръби......................................................................... 120

IV.3.1. Преходенпоток ..................................................................... 121IV.3.2. Воденпотоквотворениканали .................................................. 123

IV.4. Паренпоток ................................................................................... 124IV.4.1. изчислениенакапацитетанацентралатаидобиванаенергия ......... 126

IV.5. оценканаобекта ............................................................................ 128IV.5.1. картография ......................................................................... 128IV.5.2. геохимическипроучвания ........................................................ 129

IV.6. Хидравличносъоръжение ................................................................. 131IV.6.1. Бент .................................................................................... 132

IV.6.1.1.язовирнастена(бент) .................................................. 132IV.6.1.2.Преливник ................................................................ 134IV.6.1.3.организациязаразпределениенаенергията ..................... 138

IV.6.2. напоренводопровод ............................................................... 139IV.7. електромеханичнооборудване ........................................................... 141

IV.7.1. електростанция ..................................................................... 141IV.7.2. Хидравличнитурбини .............................................................. 143

IV.7.2.1.Видовеиконфигурация ................................................ 143IV.7.2.2.импулснитурбини ....................................................... 144IV.7.2.3.реакционнитурбини .................................................... 146

IV.7.3. генератори ........................................................................... 150IV.7.4. контролнатурбините ............................................................. 151

IV.7.4.1.регулаторинаскоростта ............................................... 152IV.7.5. оборудванезаразпределителнотоустройство(трафопост) .............. 152IV.7.6. автоматиченконтрол .............................................................. 153IV.7.7. допълнителноелектрическооборудване ..................................... 155

IV.7.7.1.трансформаторнаобслужваненазавода ......................... 155IV.7.7.2.DCконтролноустройствозадоставканаенргия ................. 155IV.7.7.3.регистрираненагорноидолноводнотечение .................. 155IV.7.7.4.Външнаподстанция ..................................................... 156

Глава V ВлияниенаоколнатасредаВърХустроителстВото наХидроелектрическицентрали .................................................................. 157

V.1. разбиране ..................................................................................... 157V.2. Въздействиеповременастроителнатафаза .......................................... 159

5

V.2.1. Водохранилища ..................................................................... 159V.2.2. Водниотвори,отворениканали,напорниводопроводи,отвеждащиулеи .. 159

V.3. Влияния,произлизащиотстроителството .............................................. 160V.3.1. звуковивлияния .................................................................... 160V.3.2. Въздействиевърхуландшафта .................................................. 162

Глава VI икономическианализ ................................................................................. 164

Библиография ............................................................................................. 167

ContentChapter I political frame ........................................................................................... 170

i.1. romania ........................................................................................ 171i.1.1. current status ........................................................................ 171i.1.2. hydro energy resources ............................................................. 172

i.2. Bulgaria ......................................................................................... 175i.2.1. current status ........................................................................ 175i.2.2. hydro energy resources ............................................................. 176

Chapter II Social and economic condition of the regionS involved in the Study ................... 180

ii.1. South-West region of romania ............................................................. 180ii.2. nord region of Bulgaria ...................................................................... 181

Chapter III deScription of the riverS and Water floWS in the area of Study .......................... 184

III.1. Doljriversflow ................................................................................ 184iii.1.1. Jiu ...................................................................................... 184

III.2. Montanatriversflow.......................................................................... 187iii.2.1. lom .................................................................................... 187iii.2.2. tsibritsa ............................................................................... 187

III.3. Vracariversflow .............................................................................. 187III.4. Plevenriversflow ............................................................................. 191

iii.4.1. iskar .................................................................................... 191iii.4.2. vit ...................................................................................... 193iii.4.3. osam ................................................................................... 194

Chapter IV deScription of technologieS uSed in the conStruction of hydroelectric centralS ...... 197

IV.1. Siteconfiguration ............................................................................. 197iv.1.1. run-of-river schemes ................................................................ 197IV.1.2. Schemeswiththepowerhouseatthebaseofadam .......................... 199IV.1.3. Schemesintegratedinawaterabstractionsystem ............................ 200

IV.2. Planningasmallhydropowerscheme ..................................................... 201IV.3. Waterflowinpipes ........................................................................... 202

IV.3.1. Transientflow ........................................................................ 204


IV.3.2.Waterflowinopenchannels ....................................................... 205IV.4. Steamflow ..................................................................................... 206

IV.4.1. Estimationofplantcapacityandenergyoutput ................................ 208iv.5. Site evaluation ................................................................................ 210

IV.5.1. Cartography........................................................................... 210iv.5.2. geochemical Studies ................................................................ 211

iv.6. hydraulic Structure ........................................................................... 213iv.6.1. dam .................................................................................... 214

iv.6.1.1. dam ......................................................................... 214IV.6.1.2.Spillway .................................................................... 216IV.6.1.3.Energydissipationarrangement ........................................ 219

iv.6.2. penstocks .............................................................................. 220IV.7. Electromechanicalequipment .............................................................. 222

IV.7.1. Powerhouse ........................................................................... 222iv.7.2. hydraulic turbines ................................................................... 223

IV.7.2.1.Typesandconfiguration ................................................. 224IV.7.2.2.Impulseturbines .......................................................... 224iv.7.2.3. reaction turbines ......................................................... 226

iv.7.3. generators ............................................................................ 230iv.7.4. turbine control ....................................................................... 231

IV.7.4.1.SpeedGovernors .......................................................... 232IV.7.5. Switchgearequipment .............................................................. 232iv.7.6. automatic control ................................................................... 233IV.7.7. Ancillaryelectricalequipment .................................................... 234

iv.7.7.1. plant service transformer ............................................... 234IV.7.7.2.DCcontrolpowersupply ................................................ 234IV.7.7.3.Headwaterandtailwaterrecorders ................................... 235iv.7.7.4. outdoor substation ....................................................... 236

Chapter V environmental impact in the conStruction of hydroelectric centralS ................ 237

v.1. understanding ................................................................................. 237V.2. Impactduringconstructionphase .......................................................... 238

v.2.1. reservoirs ............................................................................. 239V.2.2. Waterintakes,opencanals,penstocks,tailraces .............................. 239

V.3. Impactsarisingfromtheconstruction ..................................................... 240V.3.1. Sonicimpacts ......................................................................... 240V.3.2. Landscapeimpact ................................................................... 242

Chapter VI economic analySiS ........................................................................................ 243

Bibliography ................................................................................................. 245

Cadrul politic 7

Capitolul i Cadrulpolitic

Caurmarea“Celeide-atreiaconferintaapartilorlaConventiaCadruaNati-unilorUniteasupraschimbarilorclimatice”careaavutlocinKyotoinDecembrie1997,UniuneaEuropeanaarecunoscutnecesitateadeurgentadeaabordapro-blemaschimbarilorclimatice.Aadoptat,deasemenea,unobiectivdereducereaemisiilordegazecuefectdeseracu8%panain2010anivelurilordin1990,intimpcepentrualtetariindustrializateobiectivulestede5%.

PentruafacilitaStatelorMembreatingereaacestuiobiectiv,Comisiaaidenti-ficatoseriedeactiuni,concentrandu-sepereducereaconsumuluideenergiesiaemisiilordecarbon(CO2).

Dezvoltareaenergieidinresurseregenerabileesteunpasimportantinredu-cerea emisiilor de co2.Prinurmare,ConsiliulUniuniiEuropenesiParlamentulainaintatDirectiva2001/77/ECprivindpromovareaelectricitatiiprodusedinsurseregenerabile de energie

Productiadeenergieelectricadinenergiehidroelectricaafost,siincamaieste,primasursaregenerabilafolositapentruageneraelectricitate.Inzilelenoas-trehidroelectricitateainUniuneaEuropeana–atatlascaralargacatsilascaramica–reprezinta,inconformitatecuCarteaAlba,13%dintotaluldeelectricitategenerata,reducandastfelemisiiledeCO2 cu mai mult de 67 de milioane de tone pean.Dar,intrucathidrocentraleleconventionaleimpuninundareaunorsuprafetemarideteren,cuconsecintesocialesidemediu,planurilehidrocentralelormiciproiectatecorespunzatorsuntusorintegrateinecosistemelelocale.

In2001,aproximativ365TWhdehidroenergieafostprodusainUniuneaEuro-peanalaocapacitatetotalade118GW.Hidrocentralelemiciaureprezentat8.4%dincapacitateainstalata(9.9GW)siauprodus39TWh(aproximativ11%dinpro-ductiahidroenergetica).Avandinvedereunmediumaifavorabildereglementare,obiectivulComisieiEuropenede14000MWpanain2010artrebuisafierealizabilsicahidrocentralelemiciarfialdoileamarecontributordupaenergiaeoliana.

Mareamajoritateahidrocentralelormicisuntamenajaripe„cursdeapa”,insemnandcaacesteanuausauauocapacitatemicadestocareaapei.Turbinaproduceenergienumaicandapaestedisponibilasifurnizataderau.

Incazulincaredebitulrauluiscadesubvaloareapredeterminata,generareainceteaza.Unelecentralesuntsistemeizolatefolositeinlocuriizolate,darinma-


joritateacazurilorinEuropa,electriciteagenerataesteconectatalaretea.Ame-najarilepecursdeapacarenusuntconectatelaretea,mici,independentenuauintotdeaunacapacitateadeafurnizaenergie,decatdacamarimealorestedeasanaturaincatelepotoperaindiferentdedebitulraului.Inanumitecazuri,aceastaproblemapoatefidepasitaprinutilizarealacurilorexistentesaurezervoarelordeacumulare care exista in amonte de centrala.

conectarea la retea are avantajul de a usura controlul frecventei sistemului electricalenergieielectrice,dararedezavantajuldeafidebransatdelasistemdatoritaproblemelorinafaracontroluluioperatoruluiinstalatiei.

Esteposibilpentrusistemeleconectatelareteasavandafietotalsaupar-tialenergia lorpentruafurnizacompania.(Nota:acestanupoatefineaparatoperatorulderetea).Cutoateacestea,pretulplatitpentruenergieeste,inge-neral,siinspecialinEuropa,destuldescazut.Inultimiiani,sustinutadeDirec-tivaSREsiinanumitecazuriplatilenationalealelegislatieiguvernamentalesuntdisponibilepentrutranzactionareaenergieiregenerabile.Acestlucruasustinutevolutiilelascaramicasaobtinaoratarezonabiladerecuperareainvestitiei.Acondus,deasemenea,lacrestereapentruamenajarulehidrolascaramicaincurs de dezvoltare.

i.1. romania

I.1.1. Statut actual

InRomaniaexista362centralehidroelectrice (CHE)cuocapacitate totalainstalatade6120MW,ceeaceinseamna27.9%dincapacitateatotalainstalataasistemuluienergeticromanesc(21905MW).

StructuraacestorCHEesteurmatoarea:

�95%dintreacesteasuntdetinutedeSCHIDROELECTRICASAsiauocapaci-tate instalata de 5899.3 mW

�2.5%suntdetinutedeSCELECTRICASAsiauocapacitateinstalatade156MW

�1.9%suntdetinutedeSCTERMOELECTRICASAsiauocapacitateinstalatade 117.6 mW

�0.6%altiproducatori

�Dintreaceste362decentralehidroelectricesunt:

�317hidrocentralecucapacitatiintre0si30MW,totalizand1069MWinstalati

�32hidrocentralecucapacitatiintre30si100MW,totalizand1529MWinstalate

�13hidrocentralecucapacitatipeste100MW,totalizand3552MWinstalati(RegistrulStatisticAnualalRomanieiin2001)

In2000,energiatotalaprodusadesectorulhidroafostde14778GWh,repre-zentand28.5%dintotaluldeenergieprodusainRomania.

Cadrul politic 9

In1998si1999,datoritauneibunehidraulicitati(aniploiosi)sectorulhidroaprodus35.3%si36.1%dinproductiadeenergietotalaatarii.

CeamaiimportantacentralahidroelectricadinRomaniaestePortiledeFier1,peDunare,siesteceamaimarehidrocentraladinEuropa.Areocapacitatein-stalatade1050MW(numaipartearomana)siesteproiectatasaajungala1167MWla sfarsitul anului 2005.

Altecentralehidroelectricealetariisuntsituatepeurmatoarelerauri:Olt,Lotru,Bistrita,Somes,Dragan,Arges,Dambovita,RaulTargului,Sebes,RaulMare,Cerna,Bistra,Buzau,Motru,Danube.

CelmaiimportantproducatorlocalcarearecapacitateadeconstruioricetipdeechipamenthidroelectricesteUzinaMetalurgicadelaResita.

I.1.2. Resurse hidroenergetice

InRomania,celemaimaribazinedeapasunt:Olt,Lotru,Bistrita,Somes,Dragan,Arges,Dambovita,RaulTargului,Sebes,RaulMare,Cerna,Bistra,Buzau,Motru,Dunarea.

PotentialulhidroelectricalRomaniei,inconformitatecuultimelereevaluarieste(ReviziileEnergetica1995-2001,FurnizareadeelectricitateinRomania1996):

�potentialteoretic=70000GWh/an,dincare:

Ö potentialulraurilorininteriorultarii,51600GWh/an

Ö potentialulpartiiromanestialDunari,18400GWh/an

�potentialultehnic:34500GWh/ansicapacitateainstalatade11370MW,dincare:

Ö partearomaneascaaDunarii:11560GWh/ansi2620MWinstalati

Ömicro-potential(HPPcucapacitatisub0.63MW/centrala):2940GWh/an si 757 mW instalati

�potentialuleconomic:27000GWh/ansi9120MWinstalati.

�potentialexploatabil(careesteinconformitatecucerinteleUCTEsiiainconsiderarerestrictiilelegalesidemediu):dela24000la26000GWh/anside la 7000 la 8200 mW instalati.

La sfarsitul anului 2000, 67.1% din potentialul economic pentru energie si54.7%dinpotentialuleconomicpentruafostexploatat.

Statutul curent al centralelor hidroenergetice

Capacitateinstalata(mica<30MW) 317HPP,1069MWinstalati

Capacitateinstalata(medie30-100MW) 32HPP,1529MWinstalati

Proiecteinconstructie(mica<30MW) 296.4MWin36HPP(aceleasiidentificatecaproiectecupotentialridicat)


Statutul curent al centralelor hidroenergetice

Proiecteinconstructie(medie30-100MW) 448.6MWin10HPPs(aceleasiidentificatecaproiectecupotentialridicat)

Potentialul de resursa hidroenergetica

Niveluldeinformatiidisponibile foarte bun

Unatlashidrodisponibillanivelultarii?Numaioharta,disponibilala

Sc hidroelectrica Sa

potential estimat

70000GWh/anpotentialteoretic

34500GWh/an,11370MWpotentialtehnic

27000GWh/an,9120MWpotentialeconomic

Tintastabilita? 900 mW

Identificarea zonelor/proiectelor cu potential ridicat de hidroenergie

evaluari strategice recomandate nu

Capacitatiintre0si30MW

HPPBeretea(16.2MW)

HPPRobesti(28.5MW)

HPPStrei(16.8MW)

HPPCalan(7.8MW)

HPPBacia(11.7MW)

HPPSimeria(11.5MW)

alte30decentralehidroelectricecuocapaci-tate totala de 203.9 mW

Capacitatiintre30si100MW

HPPSurduc(31.2MW)

HPPRaulAlb(36MW)

HPPMovileni(37MW)

HPPValeaZadului(35MW)

alte6centralehidroelectricecuocapacitatetotala de 309.4 mW

Cadrul politic 11


i.2. Bulgaria

I.2.1. Stadiul actual

Bulgaria si-a folosit resursele hidrologicedepestedoua secole. In prezenttaraare10,300MWdecapacitateinstalatadelacentralelehidroelectricecomer-cialemari(CHE).Bulgariaareaproximativ545MWdecapacitateinstalatadelacentralehidroelectricemicisimicro(<15MW)(Bazadedatedeenergieelectricadinlume,Iunie2009).Aproximativ3.6billionkilowat-oraaufostgeneratidecarecentraleledeenergiehidroelectricain2007,astfelincatcentralahidroelectricaproducepanala10%dintotaluldeenergiegeneratinBulgaria(EIA,2007).

Bulgariaacunoscutocrestereinsectorulenergieihidroelectrice.Inprezent,105MWdincapacitateahidroelectricaesteinconstructiesi190MWafostpla-nificata.Pentruceamaimareparte,potentialuleconomicsitehnicalBulgarieipentrucentralelehidroelectricemariesteexploatatinintregine(Raportulasupraenergieidinresurseregenerabile,ComisiaEuropeana).

Guvernulbulgarapusmareaccentpedezvoltarearesurselorhidrologicealetariiinefortuldealimitadependentapeimporturiledecombustibilstrain.ActulprivindenergiasiEficientaEnergieidin1999aavutcascopprivatizareaproducti-eideenergieelectrica,incluzandpeceahidroelectrica.Intotal,aproximativ63dehidrocentralemicisimicrosuntsituatepeproprietateaCompanieideEnergieNationala(NEK),toateprezentandinterespentruprivatizare.ConformBazeidedateaBanciiMondialepentruprivatizare,CompaniadeEnergiePirinskaBistritsaafostprivatizatain2000,siCompaniedeEnergieGazProuchvaneiDobivnaFeftafostprivatizatain2003.Guvernulbulgarainitiat,inultimiiani,noisistemedeacordarealicentelor,caparteaprocesuluidedezvoltarealprocesului.

Existaputinecompaniidinsectorulprivatcaresuntimplicateactivindezvol-tareacentralelorhidroelectricemicisimicrocumarfiEnergoproekt,HydroLtd.,AMEK,siESDdinBulgaria.IntimpcetaranuareoAsociatiehidro,existamaimulteorganizatiicreatelanivelmunicipalcareprezintauninteresactivpentrusurseleregenerabiledeenergie.Organizatiilemunicipalecumarfi AgentiadeEnergiePlovdiv,casiCentrulRegionaldeEnergiedelaLovetch,Russe,siHaskovo–pentrua numi doar cateva.

GeografiaBulgarieiesteformatadinterenmuntoscuvaisicampii.Oaltitudi-nemediede470demetrideasupramariisiprecipitatiianualecudebitde672mm,peste526derauricaresuntmaimaride2.6kminlungime.Toateacesteraurisevarsainunuldintreceletreibazidededrenareprincipale:apeleDunarii,BazinulMariiNegresibazinulMariiEgee.CelmailungraualBulgarieiesteIskar,careseintindepe368kmsiinceledinurmasevarsainapeleDunarii.

Curgereafluvialatotalapeanaraurilorinternealetariiintr-unannomaleste

Cadrul politic 13

deaproximativ20.2miliardedem3,iarpentruunansecetospoatefide9.3mili-arde de m3(CentrulpentruEvaluareRegionalaIntegrata,2000).

I.2.2. Resurse hidroenergetice

Bulgariautilizeazapotentialulhidrologicalcursurilordeapaaletariidepestedouasecole.Inprezenttaraareuntotalde1,937MWecapacitateinstalatacareestegenerata,inprincipal,decentralehidroelectricecomercialemari(CHE),intimpceuntotalde63MWeestegeneratdecentralehidroelectricemicisimicro(CentruldeEnergieSofia,2002).Aceastacapacitateinstalatadehidroelectricitateesteegalacuaproximativ15%dincapacitateatotalainstalatacomercialaatarii(USDOE2002c).Cutoateacestea,multecentralehidroelectriceexistentesuntdepeste30deanisinecesitaunfeldereabilitarepentruafireaduselacapacitatilelordevarf.

Geografiataraestecompusadinterenmuntoscombinatcuvaifertilesicampii.Tabelul12indicahipsometriaBulgariei.Considerandcaaltitudineamedieestede470maslsiprecipitatiilede672mm,nuestesurprinzatorfaptulcasuntpeste526de rauri in Bulgaria care au o lungime mai mare de 2.6 km. toate aceste rauri se var-sainunuldintreceletreibazidededrenareprincipale:apeleDunarii,BazinulMariiNegresibazinulMariiEgee.CelmailungraualBulgarieiesteIskar,careseintindepe368kmsiinceledinurmasevarsainapeleDunarii.Curgereafluvialatotalapeanaraurilorinternealetariiintr-unannomalestedeaproximativ20.2x109m3,intimpcepentruunansecetospoatefide9.3x109m3(CentrulpentruEvaluareRegionalaIntegrata,2000).Consumultotaldeapaanualaltariiestedeaproximativ10.6x109m3,dincare31%estefolositpentruirigare,16%pentruscopuripotabilesidomesti-ce,26%apapuraconditionatapentrueconomiesi8%pentrualtescopuri.

Guvernulbulgarapusmareaccentpedezvoltarearesurselorhidrologicealetariiinefortuldealimitadependentadeimporturilestrainedecombustibil.Re-zultatdinActuldeEnergiesiEficientaaEnergiei1999,afostdezvoltatuncadrulegislativ de baza orientat catre sectorul energetic. un efect al acestui lucru este scopuldeaprivatizamultedintrecapacitatiledegenerareaenergieialetarii.Intotal,aproximativ63decentralehidroelectrice sunt localizatepeproprietateaCompanieideEnergieNationala,siin1998primeleincercarideprivatizarea22decentralehidroelectrices-adesfasuratcudificultate.Inultimiiani,dificultatileaufostdepasiteinmarepartesiseparecamajoritateadintrecele63decentralehidroelectriceaufostvizatepentruprivatizarepanain2005(D.Tafrov,2001).Gu-vernulBulgariei,inultimiiani,ainitiat,deasemenea,noisistemedeacordareali-centelorcaparteaprocesuluidedezvoltareaproiectului.Inplusfatadelegiledeevaluareaimpactuluiasupramediului,stabilitedeMinisterulMediuluisiApelor,estenecesarundezvoltatordeproiectcaresaaderelaurmatoarelereglementariatuncicanddezvoltaunproiectcomercialdeenergiehidroelectrica:

�Legea priving regimul Apelor. Statuldicteazautilizarilecomercialepentrutoatecursuriledeapaaletarii.Legeaesteinprezentinprocesdeafimo-dificatapentruaseconformacudirectiveleUE;


�Legea privind regimul concesiunilor. Statul dicteaza cerintele si criteriile pentruasumareadrepturilorpentruutilizareacursurilordeapainscopuricomerciale;

�Actul referitor la Energie si Eficienta Energetica. dicteaza cerintele de autorizarepentruamplasarilehidrocarevorfiutilizateinscopuricomerci-aledeenergie;

�Legea privind Structura Teritoriala. Include reglementarile pentru con-struirea retelelor de furnizare a energiei.

Existacatevacompaniidinsectorulprivatcaresuntimplicateactivindezvo-lareacentralelorhidroelectricemicisimicrocumarfiEnergoproekt,HydroLtd.,AMEK,siESDdinBulgaria.IntimpcetaranuareoAsociatiehidro,existamaimulteorganizatiicreatelanivelmunicipalcareprezintauninteresactivpentrusurseleregenerabiledeenergie.Organizatiilemunicipalecumarfi AgentiadeEnergiePlovdiv,casiCentrulRegionaldeEnergiedelaLovetch,Russe,siHaskovo–pentrua numi doar cateva.

Existaunnumardeproiectepotentiale siexistentepentrucareStatularestudiiconceptuale/initialesaustudiidepre-fezabilitatedejacompletate,sicautainvestitoricaresacontinuedezvoltareaacestorproiecte.Avandinvedereacestlucru,existafoartebuneoportunitatipentrudezvoltareahidroinBulgaria.

Starea actuala a centralelor hidroelectrice

Capacitateinstalata(mica<30MW) Existapeste62decentralehidroelectricemicisimedii inBulgaria. Inplusexistaunprocentestimat de 49 de centrale hidroelectrice cu o capacitatede<2MWe.

Capacitateinstalata(medie30-100MW)

Proiecteinconstructie(mica<30MW) Aufostefectuatestudiidefezabilitatepenu-meroase site-uri de-a lungul rauriloe iskar si Strouma pentru centrale hidroelectrice mici,desiimplementareaulterioaraaproiectuluisauconstructianuainceputinca.

Proiecteinconstructie(medie30-100MW)

Resursapotentialadehidroenergie

Niveluldeinformatiidisponibile Bun.

Atlashidrodisponibillanivelultarii? da.

potential estimat

10,000 GWh, potentialul anual pana in 2020(considera:centralehidroelectricemicisimedii).

212MW,potential tehnic centralele hidroelec-tricemicro(<2MW)panain2020.

Tintastabilita?

Nu.DesiStatuls-aexprimatca,capacitateato-talaanualahidroinstalataarputeafideapro-ximativ10,000GWhpanain2020.Inprezentaceastaestedeaproximativ3,300GWh(1999).

Cadrul politic 15

Identificarea zonelor/proiectelor cu potential ridicat pentru hidroenergie

evaluari strategice recomandate

EvaluareapotentialuluimicrohidrocentralelorperaurileBulgariei;

evaluarea eforturilor de reabilitare necesare pentru cresterea eficientei hidrocentralelormedii,micisimicro

Zone/proiecteidentificate

valea raului iskar. est. 155 mWe

valea raului Strouma. est. 59 mWe

diferite locatii . n/a


Conditia economica si sociala a regiunilor implicate in studiu 17

Capitolul ii Conditiaeconomicasisocialaaregiunilorimplicateinstudiu

ii.1. Regiunea de Sud-Vest a Romaniei

RegiuneadeSud-Vest,cuosuprafatade29,212km2cuprinde5judete:Dolj,Olt,Valcea,MehedinţisiGorjsicorespund,inprincipal,regiuniiistoricealeOlteniei.

SeinvecineazacuBulgaria,SerbiasicuMunteniadeSud,Centrusiregiunilevestice.In2004Regiuneadesud-vestaOltenieiaavutopopulatiede2,317,636(carereprezinta10.69%dinpopilatiatotalaaRomaniei)cuodensitatesubmedianationala(79.3delocuitori/km2,fatade90.9locuitori/km2).Structurarural-urba-naapopulatieiestede52.8%fatade47.2%(pentruRomania45.1%fatade54.9%),celemaimultejudeteruralefiindOlt(59.6%),Valcea(55%)siGorj(53.3%).

Reliefulregiuniiareodistribuirerelativechilibrata,incluzandmunti,campii,platouri.InparteadenordaOlteniei,reliefularemuntisidealuri(zonaCarpatilorsiSubcarpatilor),predominandcampiilesipasunilealpine.Zonadecampieestespecializata,inprincipal,incultivareacerealelor.Reteauahidrologica,formatainprincipaldinFluviulDunarea,OltsiJiu,conferaregiuniiprincipalulrolenergeticalRomaniei(71.57%dinproductiatotaladehidroelectricitate).

Reteauadelocalitaticuprinde40deorase,11dintreacesteafiindmunicipii,408comunecarecuprind2066desate.Celemaiimportanteorasesunt(300.843locuitori),Rm.Valcea(111,980locuitori),DrobetaTurnuSeverin(109,941locuitori),Targu-Jiu(96,320locuitori)siSlatina(81,342locuitori).Inceeaceprivestemicileorase(sub20,000locuitori),majoritateadintreelenuauostructurasidezvoltareadecvata:VânjuMare,Dăbuleni,Scorniceştietc.

Piataforteidemuncareflectatendintelenationale.Populatiaangajataestedistribuitainsectoareeconomiceca:agriculturasisilvicultura(42.1%),industrie(26.9%) si servicii (31%).Analiza judetelor relevaponderimaimariapopulatieiangajatainagriculturainjudeteleOlt(49.5%)siMehedinti(48.4%),sectorulservi-ciilorfiindmaidezvoltatinjudeteleValcea(34.3%)siDolj(33%).

procesul de restructurare economica a cauzat migrarea din mediul urban ca-tremediulruralaunuinumarmaredinpopulatiadesomeriinvarsta,undeacestia


practicaoagriculturadesubzistenta.Ponderearidicataapopulatieiruralesisu-prafatamaredeterenurirurale,inspecialinparteadesudaregiunii,facdinagri-culturasectorulpredominantineconomiaregionala.Astfel,numarulincresterealpersoanelorangajateinagriculturasiimpartireacampuriloragrarecarezultatalreformeiproprietatii,precumsiutilizareatehnologiilorputinavansate,auconduslaoscadereimportantaaproductivitatiimunciiinacestsectorintimpcevaloarearezultatelorintermenirealiaramas,ingeneral,aceeasi.

Constructiaa2coloanepan-europene(coridorulrutierIVsicoridorulVIIalDunarii),carevortraversaregiunea,vorridicagraduldeaccesibilitateregionalasivorstimulaatragereainvestitiilor,contribuindlaomobilitatemaibunaapietiiforteidemunca.Ultimul,darnucelmaiputinimportant,implementareaproiec-tuluivaimplicafolosirearesurselorumanealeregiunii.

Inplus,inscopulatrageriideinvestitiistraine,Romaniaastabilit,de-alungulDunarii-zoneliberecufacilitatifiscale,darniciunadintreacesteanuestelocali-zatainOltenia.DupaconstruireapoduluiCalafat-VidinpesteDunare,seasteaptacaorasulCalafatsaindeplineascaconditiilenecesarepentruadeveniozonalibe-ra:unpunctcheiedetraficinternationalfluvial,feroviarsirutier.

Dezvoltareafacilitatilorsicapacitatilordecercetareincadrulcentreloruni-versitaresiutilizarearezultatelorcercetariidecatresectorulIMM-urilorarputeacreaconditiipentrudezvoltareamediuluideafaceri.

REGIUNEA DE SUD-VEST Indicatori de caracterizare a nivelului de dezvoltare si potentialul economic

- 2004-

indicatori regiune Judete romaniadJ gJ mh ot vlPopulatia,ocupareaforteidemunca,somajul

totalul populatiei(cifreabsolute)

2,317,636 720,554 386,097 305,901 488,176 416,908 21,673,328

Populatiaurbana(%) 47.2 53.0 46.7 48.3 40.4 45.0 54.9

Populatia rurala(%) 52.8 47.0 53.3 51.7 59.6 55.0 45.1

ii.2. Regiunea de nord a Bulgariei

SuccesulBulgarieiintransformareaeconomieisaledelaplanificareacentralalaunsistembazatpepiata,afostnemasurain1991.Faraindoiala,oriceformade guvernare bulgara s-a confruntat cu o sarcina descurajanta in acel moment. Deoareceresurselesalefinanciaresiproductiveaufostalocaleinmodineficienttimpdemultiani,economiaaavutnevoieurgentadereformemajore.Sectoruldefabricareafostnecompetitivpepietelemondiale,erademodatdinpunctdeve-

Conditia economica si sociala a regiunilor implicate in studiu 19

deretehnic,siconsumaenergiesimaterialelacoteextremderisipitoare.Sectorulagricol,inantecelmaiproductivsectoraleconomieibulgare,adegeneratpanainpunctulincaretaraabiaisiputeahranipropriulpopor.Unnouregimcomercialcuparteneritraditionalivasolicitarezervele,dejascazute,devalutaforte,restric-tionandaccesullamaterialeprimesilatehnologiasofisticata.DatoriileinternesiexterneerauenormeatuncicandacazutregimulluiZhivkov.Inflatiaeraridicata,problemeledemediuerausevere,sifortademuncacalificataerainsuficienta.

Maimulti factoriaucomplicatcuantificareaeconomiilor socialistedinper-spectivacapitalista.Preturileineconomiilesocialisteservesc,inprincipal,ofunc-tiecontabila;elenureflectainsuficientelerelativesicerereapentruunprodus,asacumseintamplaineconomiilecapitaliste.Prinurmare,comparatiileindicato-rilordevaloaresuntdificile.Inplus,anumitestatisticisocialistesuntpursisimplucalculatediferit.Deexemplu,echivalentulsocialistalvenituluinational,lacaresefacereferireca laprodusulmaterialnet (PMN),excludevaloareacelormaimulteservicii,carenuaulegaturacuproductiafizica.

Oevaluarecorectaapoliticilorsiperformanteieconomicebulgareesteregimulcomunistcare,deasemeneacomplicatadestatisticigresite,inexactesiincomplete.Uniieconomistivesticiauincercatsaextrapolezedatelebazatepeocombinatieastatisticilorbulgare,diferitepresupunerieconomicesitehnicistatistice.

totalul fortei de munca in Bulgaria a fost de 4.078 milioane in 1988. din acel total,35.9%eraucalificaticamuncitoriindustriali,19%muncitoriagricolisi18.9%muncitori indomeniul serviciilor. In1985unprocentde56%dinpopulatieaveavarstademunca(16la59anupentrubarbatisi16la54pentrufemei);22.9%erausubvarstademunca,si21.1%eraupestevarstademunca.

Pedatade1 ianuarie2007Bulgariaa intrat inUniuneaEuropeana. Acestlucruaconduslaimediataliberarizareacomertului,darnuexistaniciunstocineconomie.Guvernulexecutaexcedenteanualedepeste3%.Acestlucru,impreunacucrestereaanualaaPIBdepeste5%,adusguvernullaodatoriede22.8%dinPIBin2006la67.3%cincianimaidevreme.Acestfaptvaconstatacudeficiteleenormedecontcurent.Ratelescazuteladobanziaugarantatdisponibilitateafondurilorpentru investitii si consum.Deexemplu,exploziapepiata imobiliaraa inceputin2003.Laacelmomentinflatiaanualaineconomieafostvariabilasiintimpulultimilor5ani(2003–2007)acunoscutunminimde2.3%siunmaximde7.3%.Maiimportant,acestfaptareprezentatoamenintarelaaderareatariilaZonaEuro.GuvernulBulgarieiplanuiestecaEurosainlocuiascaLevain2010.Cutoateaces-tea,expertiiestimeazacaacestlucrus-arputeaputeaintamplain2012.Dinpunctdevederepolitic,existauncompromis intrecrestereaeconomicaaBulgarieisistabilitateanecesarapentruaderareamaidevremelauniuneamonetara.VenitulpecapdelocuitorinBulgarieesteincanumaiotreimedinmediaEU25,intimpcePIB-ulnominalaltariipecapdelocuitorestedeaproximativ13%dinmediaEU25.

AccentulpusdeBulgariapedezvoltareaindustrieigrelecuoricepretacreatcereridematerieprimapesteresurseleinternealetarii.Aceastaproblemaafostagravatadeutilizareaindustrialaineficientaaenergieisimaterieiprime:BulgariafolosestemaimultapeunitatedeNMPdecatoricetaravestica.Dinacestmotiv,


unuldintrecelemaiimportanteaspectealeeconomieipostbelicebulgaraafostdependentadeimportulderesursenaturalesovietice.

Inafaradepoluareacauzatadeardereacarbuneluiintern,aproximativ1,500megawatidincapacitateadegeneraretermoelectricaafostinactivalasfarsitulanilor1980dincauzalivrariiineficientedecombustibilsidefectareaechipamen-tului.Aproximativjumatatedincapacitateacentralelordeenergiesicaldura,pecares-apusbazapentruasuplimentacentraleleelectricemajoresipentruafur-nizacaldurapentruindustriisicase,afostindisponibilapentruaceleasimotive.

Lainceputulanilor1990,planificatoriibulgarideenergies-auconfuntatcudileme serioase. La centralele termoelectriceMaritsa-iztok-1,Maritsa-iztok-2 siDimoDichev,situatepeterenuriledecarbunedinMaritsa-iztok,planurilepeter-menlungausolicitatinlocuireatreptataaechipamentuluigeneratorincentraleleexistente.Darmajoritateaacestorproiecteaufostintarziatein1990.Decizialu-ata in 1990 de a nu termina centrala de energie nucleara din Balene a insemnat crestereasprijinuluipecarbuneledelaMaritsaiztokpentrugenerareadecaldurasienergie.In1990aceasursafurniza70%dincarbuneletarii,celetreicentraleenergetice ale sale au constribuit cu 25% din totalul energiei.

ComplexulEnergeticIndustrialMaritsa-iztok(cuconstruireautilajelorsalesireparatiafacutdinacestaunuldintrecelemaimaricentreindustrialedinBulga-ria,angajand22,000depersoanein1991)functioneazadin1951;panain1991ca-litateacarbuneluisausifiabilitateainfrastructuriisaleaucunoscutundeclinsigur.Darinpunctuldecrizaaleconomieinationale,nueraudisponibilefonduripentrucapitaluldeinvestitii,inspecialpentruacumparatehnologiestraina.Inacelasitimp,autoritatialeindustrieiaurecunoscutardereacarbuneluicugradridicatdesulfsiexploatareaminieralaMaritsa-iztokcaoproblemaseverademediuacareiameliorarearcostacelputinunmiliarddeleva,majoritateainvaluta.

generarea energiei hidroelectrice a fost concentrata in sud vestul Bulgari-ei,darputinerauriauoferitunpotentialhidroelectric lascara larga.ProiectulhidroelectricmajoralNoualeaPlanCincinal(1986-90)afostterminareacentra-leiChaira,carearadauga864megawatidecapacitatedegenerare.Dezvoltareacentralelorhidroelectricelocalepecursurilemiciafostoprioritatedeplanificarepentruanii1990.

Descrierea raurilor si apelor curgatoare in zona de studiu 21

Capitolul iii Descrierearaurilorsiapelorcurgatoareinzonadestudiu

iii.1. Raurile din Dolj

III.1.1. Jiu

BazinulrauluiJiucontine275derauricuosuprafatamaimarede10km2,14lacurinaturalesi12diguricurezervoarecuosuprafatamaimarede50ha.RaulJiuesteunuldintrecelemai importanterauridepeteritoriulRomaniei.Lungi-measaestede339kmsiizvoarelesalesuntsituateinCarpatiideSud.Jiulesteformatprinconvergentaa2afluenti,careizvorascdelaaltitudinideaproximativ1,500m:JiuldeVest,cuizvoareleinMuntiiRetezat,siJiuldeEstcuizvoarelepeversantulsudicalMuntilorSurianu.Inamonteaspectulgeneralalvaii,ingustasiadanca,esteinformadeV,neavandoalbiemajora,cumaterialederaudemaridimensiuni(pietre,nisip,etc.).

BazinulJiuluiareodensitatedereteahidrograficade0.38km/km2,areundebit anual mediu de 92 m3/s.ZonasadecaptareestesituatainparteadesudaRomaniei, acoperind10,080km2 din care37.5% (3777km2) esteacoperitadepaduri.Traverseazaceamai importantasivechezonaminieradintara(bazinulPetrosani).Dupaaceeacurgespresudprintredealuriinalte,dupaceisiprimestecelmaiimportantafluentMotru,caretraverseazaceade-adouazonaminieraim-portantadinRomania-bazinulMotru,curgespreDunare.Parteademijlocabazi-nuluiJiuluiesteozonaimportantapentruforaripetroliere.DupaceseintalnestecuraulMotru,Jiultraverseazaalti155kmcatreDunare.Dinaceastaconvergenta(la100m),Jiulcoboaraalti78demetriinaintedeaajungelaDunare.Acestlucrupermiterauluisauocolurimarisaucurbeinguste,inconjurarisidespartiturialealbiei raului.

InavaldeCraiova,malurilerauluiJiusuntfragmentatededefileuricreatedecursurideapatemporarecarenupotficonsiderateafluenti.Aceastaregiuneestecaracterizata,deasemenea,deizvoareabundentepeversantiestici(cumarfieidelaGioroc,Murta,Dobresti),caresuntexploatabilefaralucrarispeciale,datoritastabilitatiilorsivolumului.Peparteasadreapta,Jiulprimeste31deaflu-


enti,celmaiimportantfiindTismana,Jilt,MotrusiRasnic.Peparteasastanga,Jiulprimeste21deafluenti,ceimaiimportantifiind:EJiu,Sadu,Cioiana,Gilort,Amarandia.BazinulJiuluiare69delacurinaturalesihelestee,dintrecare14suntmai mai mari de 0.5 km2. cele mai multe sunt localizate in luncile dunarii. lacu-rilenaturaledinluncileDunariisunt,dinpunctdevederegenetic,diferite,fiindformateodatacureteauahidrologicasisifiindsupuseeroziuniisiacumulareadenisipurieoliene.CantitateadeapaaacestorlacuridepindederegimulhidrologicalDunariisideconditiilehidrogeologice.Inundatiileasiguraumplereasiintreti-nereaacestoridepresiunicarenuausursepropriideapa.Datoritaaproprieriidesuprafataoglinziiapei(0-2m),apapoatefipastratainlacuri.Atatumplereala-curilorcatsiformareamalurilordepinddeduratanivelurilormaximealeDunarii.Uneledintrelacuriaudevenitrezervatiinaturale:BaltaLata(60ha),AdunatiideGeormane (102ha), complexul lacustruPreajba- Facai (28ha), BaltaCilieni (47ha),Ionele(3.2ha),Caraula(28ha)andBaltaNeagra(1.2ha).

Reglajeleafecteaza59deraurisidigurileafecteaza32,cauzandmodificarialealbiilorcursurilordeapa,alterarialecaracteristicilorhidraulicesiintreruperiincontinuitatealaterala.InbazinulJiului,lungimeatotalaabarajelorestede835


km,silungimeatotalaareglajelorestede478km.Jiulinsusiarebarajeinlungimede234km(69%).ExistabarajepeDrincea(54%),JiuldeVest(42%),JiudeEst(45%),Meretel(83%).Barajeledeperauriatingunmaximde30%dinlungimearauri-lor.Graduldeinterventieasupraalbiilorcursurilordeapaeste15.3%.

InbazinulJiuluiau fostefectuate saptederivatii.Apaesteeste tranzitataatatinzonaaceluiasibazin(Motru–Tismana;WJiu–ValeadePesti),catsiintrebazine:bazineleCerna–Jiu(Cerna–Motru)saubazineleJiu-Olt(Jiet–Lotru;Galben-Oltet).

volumul instalat al acestor derivatii este de 79.1 m3/s. derivatiile au fost cre-ateinscopurihidroelectrice,cuexceptiaderivatieiJiuldeVest–ValeadePesti,carearemenireadeafurnizaapalocuitorilordinValeaJiului.Ceadinurmaderi-vatieestedeasuprasolului.

Existamaimulterezervoarepermanentealebarajului:

�rezervorul valea de pesti. Barajul are 4.2 mil m3deapalaNivelulNormaldeRetinere(NNR).Volumultotalallaculuiestede5.4milm3.Acoperaosuprafatade0.24km2,sioadancimemaximade56m.Afostconstruitinscopulfurnizariicuapasiatenuariiinundatiilor.

�rezervorul vadeni + tg. Jiu. Barajul are 1.8 mil m3deapaNNR.Volumultotal al lacului este de 3.8 mil m3.Acoperaosuprafatade1.07km2,siareoadancimemaximade21.5m.Afostconstruitinscopulproduceriideelec-tricitatesiinscopulatenuariiinundatiilor.

�rezervorul turceni. Barajul are 7.4 mil m3deapaNNR.Volumulutilallaculuieste de 3.3 mil m3.Acoperaosuprafatade1.5km2.Afostconstruitinscopulpro-duceriideelectricitate,furnizaredeapaindustrialasiatenuareainundatiilor.

�rezervorul isalnita. Barajul are 2.5 mil m3deapaNNR.Volumulutilalla-cului este de 1.4 mil m3.Afostconstruitinscopulfurnizariideapapentruunitatiledeproductie.


iii.2. Debitul raurilor din Montanat

III.2.1. Lom

raul isi ia numele de la debitul distri-buitorilorBelisiTcherniLoinimpreuna.Cur-gede-a lungulpartii denord-estaBulgarieiprin regiunileTargoviste,Razgrad siRusse sise varsa in dunare in orasul russe. lungimea saestede197km,zonadecaptareeste2947km2. debitul mediu anual este de 222 x 106 m3 si 117 x 106 m3inansecetos(75%).

III.2.2. Tsibritsa

TsibritsaesteunrauinCampiaDunariideVestdinNordulBulgarieisiunaflu-entdedreaptaalDunarii.RaulisiareorigineainzonaShirokaPlanina(„MunteleLat”)amuntilorBalcanilangagranitacuSerbiasicurgeindirectianordindiago-nalaprinProvinciaMontana.LaestdelocalitateaDolniTsibarinmunicipalitateaValchedram,curgeinDunare.

tsibritsa are o lungime de 87.5 de kilometri si un bazin de drenaj de 933.6 km2.LaIgnatovoinapropieredeguraTsibritsadebitulsauestede2m2pesecun-da.Apelerauluisuntfolositepentruirigare.PlatouljosdintreTsibritsalavestsiogosta la est este cunoscut ca zlatiya si este o regiune agricola fertila.

Intimpurileanticeromane,rauleracunoscutcaCiabrussiregiuneaerapo-pulatadetribultracicTriballi.

iii.3. Raurile din Vraca

raul ogosta este unul dintre cele mai mari sisteme de colectare din nord vestulBulgariei.Incaptareasadeapaimplicamaimultde40deafluenti.CelmaimarerauOgostaare141kmlungime,ocupandosuprafatamaimarede3,110km2,laoaltitudinede395m,pantamediearauluide11.4‰,densitateamediearaului0.73 km/km2,sioimpadurirede37%.CelmaimarealuentesteraulSkat,careareolungimede134km,zonade1,074km2,altitudinemediede200m,impadurire6%,pantamediede2.8‰,densitateamedieasistemuluiderau0.27km/km2.

Capacitatiledeproductiearamurilorindustriale,cumarfimineritul,indus-triachimica,alimentarasiagricola,aperturbatmediulnaturalinspecialinanii’70dinsecolul20.Panalalichidareaminelorsidupa,omarepartedinpoluantiicompaniilor in1990, inscopuluneipoliticiecologice,au fostneutralizati.Dez-


voltareaviitoarea regiunii economicedinnordvest, in specialnedezvoltata inUE,necesitaimplementareauneipoliticiecologice.Panainprezentstudiilesuntconcentratepeanumitepartireferitoarelacomponenteunice.Pentruacestscopestenecesaraimplementareaunorevaluaridemediuconsecvente.Scopulaces-teilucrariesteorientatspreevaluaricuprinzatoaredestudiereateritoriuluidinpunctdevedereecologic.

Acest lucrueste fundamentatpeprincipiimetodice si teoreticedeanalizasistematicaaprincipalelorcomponentedemediutehnogenicsinaturalsirelatiileacestorainconformitateculegislatiaBulgarieisiaUniuniiEuropene.

RaulOgostacuceipeste40deafluentiaisaiformeazaunsistemderaubinedezvoltatdinregiuneaapartinandafluenteidunareanedinnordvestulBulgariei.Celmaimaredebitderauestecaracteristicpentrualtitudineadepeste1,600m,unde85-90%dindinprecipitatiisetransformaindebitulraului;inzonadealtitu-dine600-1600macestprocentestede40%inmedie;inzona300-600m–25%,siinpartiledecampie-dealalebazinuluiOgostasiafluentiisai–doar10-12%.Inregi-unilecarsticetoatacantitateadeprecipitatiiestetransformatainapasubterana.patru zone se diferentiaza in zona bazinului ogosta in functie de rata de abundenta deapa,deexemplucantitateaderesursedeapa:

�Puternicabundent–retenuldepeste1,400maltitude,cuomedieanualadedebitcaredepaseste800mm;

�Considerabilabundent–cuomedieanualadedebitvariindintre300mmsi800mmsioaltitudinedepeste600m;

�Capacitateimportantamoderata–cuomedieanualadedebitvariindintre60mmsi300mmsioaltitudinedepeste150m;

�Capacitateportantascazuta–cuomedieanualadedebitvariindintre15mmand300mmsioaltitudinepanala150m.


Abundenta de apa in bazin se schimba de la aproximativ 1.8 ori deasupramedieilaaproape2orisubmedieinfunctiedacaanulesteumedsauuscat.Dis-tribuireadebituluirauluiincampiadunareanapeluniestedupacumurmeaza:inorasulMiziyamaximinMai–49.60m3/ssiminiminAugust–2.13m3/s;raulSkatlalocalitateaNivyanin–maximinMartie2.02m3/s,siminiminAugust0.24m3/s. AfluentiialpiniairauluiOgostasuntcaracterizatideomaximacudouadebiteinMai-IuniesirespectivdouaminimeinSeptembrie-Octombrie.

inundatiile raului creeaza un disconfort ecologic. Sunt determinate intre 3 si 7 cazurideinundatiiintr-unan.Inconformitatecunumaruldeinundatiipean,raurilepotfidiferentiatedupacumurmeaza:aproapefarainundatii–cuofrecventamediedepanalatreicazuri(raurimiciincampiadunareanasub300maltitudine);cuuneleinundatii–panala6cazuri(cursuriinferioarealerauluiOgostasiafluentiisaiincam-piadunareana)siinundatiimoderate–6-7cazuri(cursurisuperioarealerauluiOgosta).

Temperaturilemediianualealeapeirauluivariazadupacumurmeaza:raulBerkovitsainorasulBerkovitsatown8.8°C;raulBotunyainorasulVarshets7.7°C,siinlocalitateaSoyanovo–9.4°C;raulDalgodelskaOgostainlocalitateaGovezhda8.1°C;raulChiprovskaOgostainlocalitateaChiprovtsi7.5°C;raulOgostainlocali-tateaMartinovo8.1°C,inlocalitateaKobilyak–11.1°C,siinorasulMiziya–12.1°C

CalitateaapeirauluiOgostaestecaracterizatadecompozitiasachimicapu-ternicafectatadefactoriantropogenicisinaturali.Sefacereferirelaapelebazi-nuluiOgostacalaoformaredehidrogen-carbonat:apeleraurilorOgostasiSkatinparteadecampiecontinhidrogen-carbonat-calciu-sodiusihidrogen-carbonat-sul-fat-calciucontinapeleizvoruluirauluiOgosta(Martinovska,ChiprovskasiDalgo-delskaOgosta).Conditiiledesalinitatealeapelorrauluiincampiadunareanasuntdeaproximativ300-400mg/dm3,catsialtitudineainanumitepartialebazinuluivariazaintre500si1,000mg/dm3. deviatiile valorilor de salinitate sunt observa-teintoatepartilepoluatedinpunctdevedereantropogenetic.Panainanii1990apeleaufostcompletcontaminatecusubstantesuspendateinlocuriincareapelereziduale de la centrala martinovo si centrala Sedmochislenitsi la zgorigrad au fost deversate ambele in raurile martinovska si varteshnitsa. cantitatile acestor apedeversate in rezervorulde receptieau fostde1,498,000kg/zi si respectiv1,204,000kg/zi.InprezentnumaicentraladelaZgorigradproduce,darcantitateadesubstantesuspendatedeversateinrezervoruldereceptienuesteanuntata.Altimaripoluantipanainanii1990sunt:fabricadecelulozadinorasulMiziya(raulSkatcuocantitatedesubstantesuspendatede28,154kg/zi),lucrarilechimicedinorasulVratsa(impreunacualte38decompaniimicicantitateadesubstantesus-pendateseridicala13.163kg/zi)sifabricadecimentdinlocalitateaBeliIzvor(inraulBotunyacantitatidesubstantesuspendate6,050kg/zi).ConformdatelorluiTzatchevetal.(1973)cantitateadesubstantesuspendatedeversateinbazinultheOgostademaimultde100lucrari,fabrici,mine,instalatiidepreparareaminereu-rilordepasesc2,779,843kg/zi.AceeasiautoriaustudiatpoluarearauluiOgostacuaperezidualecasnice.OraseleMontana,Berkovitsa,Varshets,Vratsa,ByalaSlatinasiMiziyasuntconfirmatecapoluantiprincipali.Cantitateadesubstantesuspen-datedeversateinrauridepaseste2tonepezi.Dupa1990ceamaipoluataparteestepronuntatacedintreoraseleMontanasiBerkovitsa,siputernicredusaeste


poluareainrestulpartilor.Inconformitatecucriteriileinternationalepentruratapoluariiapelor,bazinulOgostaseincadreazaincategoriileI,IIIsiIV

Apasubteranacarsticaestefoarteimportantapentruprezentaresurselordeapaproaspata.Celemaimariizvoarecarsticeinregiunesuntinurmatoareleora-sesilocalitati:Montana(600dm3/s),Kobilyak(900dm3/s),BeliIzvor(600dm3/s),Vratsa(1,550dm3/s),Pavolche(2,000dm3/s)siLyutadzhik(12,500dm3/s).

SurseledeapamineraladinorasulVarshetssidiferitelecontinuturichimicedegrupuridenitriti,continuturiridicatederadonsitemperaturide38°Clefacecorespunzatoarepentrudezvoltareabalneologiei.

InbazinulOgostasuntconstruitemaimultde180debaraje-pentruirigatie(barajulOgostainMontana),furnizaredeapa(barajulSrechenskaBara)sifurni-zareaenergieielectrice(barajelecascadeiPetrohan).Ceamaimareportiuneaacestorbarajeareocapacitatedesub10milm3,celemaimaribarajefiindSre-chenskaBaracuocapacitatevariindintre10si100milm3 si barajul ogosta cu o capacitatearedepaseste500milm3.

III.4. Raurile din Pleven

III.4.1. Iskar

RaulIskarestecelmailungraualBulgarieicurganddelasursadinMuntiiRila,sprenordprincentrultariipeolungimede3,639km,siraulareozonaabazinuluidereceptiede8,646km2.


RaulIskarsevarsainDunarepegranitadenord.Volumulanualmediudede-bit variaza intre 716 milioane m3(laNoviIskarinvarfulDefileuluiMediualrauluiIs-kar)la1,325milioanem3(lacapatuldefileuluiinlocalitateaRebarkovo).ProiectulnuvaafectavolumulgeneralaldebituluirauluiIskarsinuvaaveaniciunimpactasupradebituluiDunariialcaruiafluenteste.

RaulestesubcontrolulBazinuluideapa-RegiuneaDunarii,careapartineMi-nisteruluibulgardemediusiapa.AceastaDirectieeste implicata intr-oanalizaEIA, indesfasurare sieste instrumentala indesfasurareaconditiilorasociatecuautorizareapentrudezvoltareaProiectului.

Geologiasolidascoasainevidentavariazadelarocisedimentarecumarfigresiasicalcarul,larocimagmaticecumarfisisturisibazalte.Alteledecatceledecalcarcarstificat,niciunadintreacesteformatiuninusuntconsideratecare-prezentandosursasemnificativadeapasubterana.

CalitateaapeiinIskarulMijlociuesteafectatadecontaminantidintr-ogamadesurse:

�AperezidualeindustrialesicasnicetratatesinetratatedinSofia.Inspecialinperioadelecuinundatii,apelerezidualesinetratatesuntdeversatedi-rectinrau;

�ApelerezidualenetratatedinoraseleadiacenterauluiIskarsidinraurilecaresedeverseazainraulIskar;


�AperezidualeindustrialedelauzinametalurgicadeperaulLesnovsk,unafluentalrauluiIskarcareisealaturainamontededefielulIskar;

�Basculareadeseurilorsigunoiuluiinrau;

�Evacuareaapelornetratatedinsatelede-alungulsectiuniiaraului.

Studiileistoriceasupracalitatiapei,catsiliniadebazaaexpertizelorcon-dusecaparteaEIA,indicafaptulcacalitateaapeiperaulIskarsesupune“pulsu-rilor”decontaminareasociatecuprecipitatiileintense.Ingeneral,calitateaapeiperaulIskars-aimbunatatitconstantinultimii20deani,prininstalareanoiiinsta-latiidetratareaaapeiinSofiasiinalteorase.Inantedeacesteimbunatatirirauleraafectatinmodsemnificativviatapiscicolalimitata.Existaputinedatedisponi-bileasupraincarcaturiidesedimentaraului.Unstudiuefectuatin1973,acalculatcaexistau4,750,400m3desedimenteplutitoarecaretreceauprincascadepean.

SedimenteledepozitateinValeaIskaruluiaufostprelevatesianalizatepentruovarietatedecontaminantipentruaevaluaimpactuldeversarilorapelorrezidualeindustrialesicasicecareintrainrau.Analizeleefectuateindicafaptulcasedimen-telecontinconcentratiimaridemetalegrele,produsepetrolieresichimiceorga-nice.ImpactulacestorsedimenteasupracalitatiiapeivafiadministratintimpulpogramuluideconstruireMWPS.

ExistaoutilizarelimitataaapelorrauluiIscarulMijlociu.Principalasursadeirigarea(pentrugradiniledelegume)esteapapotabila.Apapotabilaprovinedincursuriledeapasilacuriledinmuntiiinconjuratori.Nuseraporteazanicioapasubteranafolositainzona.IskarulMijlociuestefolositpentruactivitatirecreatio-naleincluzandpescuitul,sisporturiledeapa(canotaj,caiacsirafting).

III.4.2. Vit

RaulVitincepedupafuziunearaurilorBeliVitandTcherniVitizvoranddinMun-tiiBalcani.Inparteaceamaidesusarauluipantaajungepanala2000/00darinlocalitateaTetetvenpantaestemaimica-100/00.Pantamediearauluiestede9.60/00,densitateareteleirauluiestefoartemica–0.5km/km2. forma bazinului dereceptieestealungita(intinderemedie–25km)cuunnumartotaldeafluentide doar zece. altitudinea medie este de 400 m.

Parteamuntoasaesteacoperitacupadurisipasuni.Valearauluiselargesteside-alungulcursuluideapaaparzonecultivate.Acestcaracteralbazinuluidereceptiecontinuapanalafuziuneaadouarauri.UlteriorcursulprincipalalrauluiVitseindreaptadirectsprenordintr-ovalelargacupantemaimicialemalurilorpanalaultimulsectoralsubbazinuluidereceptiestudiat–localitateaTarneneinparteademijlocaraului.Sectiuniletransversaleauformetrapezoidalesiterito-riuldinjurulrauluiesteformatdinpasuni,gradinisicampuri.

ScurgerearauluiVit,privindgraficeleprecipitatiilor,prezintadouamaxime– celemaimari in primavara (Martie-Mai) si secundare, de obiceimaimici, intoamna (Octombrie-Noiembrie). Motivul principal pentrumaximele anuale sunt


ploileadeseaintensesicontributiatopiriizapeziiinbazinuldereceptieintimpulanotimpuluiprimavara.

Ceamaiscazutacurgereseinregistreazalasfarsitulverii(August-Septembrie)darunelecresteriseparatealedebituluisivarfuriinregistratepotapareainaceas-taperioadacarezultatalaverselordevara.DebitulmediudeapainorasulTete-venestedeaproximativ4.34m3/s sau 137 milioane de m3distribuiteaproximativcadebitcrescutdevara–40%,debitsecundarcrescutdetoamnasecundar–40%sirestulanului–20%.DebitulmediudeapainorasulSadovetzestedeaproximativ12.14 m3/s sau 380 milioane de m3.DebitulmediudeapainlocalitateaTarneneeste 13.00 m3/s sau 410 milioane de m3.

InbazinulcolectoralVituluiSuperiorexistatreistatiidemonitorizarehidro-metricainorasulTetevenTown(BeliVit–deschisain1938),inlocalitateaVillage(cursulprincipalalVitului–deschisain1935)silocalitateaTarnene(cursulprincipalalVitului–deschisain1935).Pentruaceastainvestigatieaufostcolectatedebitelezilniceinperioada1991-2006.Dateledespreprecipitatiidelacincistatii inba-zinuldereceptiepentruaceeasiperioada–statiileRibaritza,Teteven,Lessidren,ugurtchin si Sadovetz.


III.4.3. Osam

BazinulraulOsamincludepartialeMuntilorBalcanipoaleledealurilorsiCam-piaDunarii.MuntiiTroyancuprindpanteledenordauneipartidinmijloculMuntilorBalcaniintreKapudjika(1.521m)sivarfulBotev(2.376m).Vailesuntmaiadancisimaiabrupte,carecurddepecreastaMuntilorBalcaniindirectianord-nordestspreraulBeliOsam,imparteparteadenordindealuriverticalesiorizontale.

AceastaparteaMuntilorBalcaniestecaracterizata,ingeneral,depanteabrup-tesudicesipantenordicenuatatdeabrupte.Pantelenordicesunttaiateinanumi-tepartideraurisiimpartiteintr-omultitudinededealuriindirectiilesud-subest,nord-nordvestsinordvest-subest.Celemaiimportantecrestemuntoasesidealuridinestsivestsunt:Grebana,Debelidjal,Dalgidjal,Jidovdjal,Jalnidjal,Osinaka,Pri-soeto,Turlata,Rata,Schipkovskisialtele.InparteadenordaSchipkovski-uluicatrevalearauluiKalnik,existamaimultevarfuri,crestesidealuri,caresuntconectateindiferitemoduricuMuntiiVassiljovska.CelemaiimportantesuntGoljamaIzhvarlenka


siMalkaIzhvarlenka,Ursel,Azmovkamak,Mominskikamaksialtele.

BazinulrauluiOsamacoperazonefoartefertilesilucrate.Inregiunilemun-toasesidelapoaleledealurilor,zoneledesuprafatasuntprevazutecadomeniimici,multedintrecareprezintaunreliefcomplicatsisoluricenusiidepadure,pasunicualuviunisisolurialuviale.Oparteconsiderabilaazoneidesuprafatalu-cratapecursulmijlociuarediferiteformedereliefsicaracterabrupt.ZoneledesuprafatalagurarauluiOsamsuntsolurialuviale–sisolurialuvialedepasunesicernoziom carbonat. terenurile joase din Beljane au adunat carbonat si cernoziom si aluviuni si soluri aluvionale.

Inbazinulrauluisuntcultivateinprincipalcereale(grausiporumb).Cotadeculturi specializate, culturi furajere, fructe, legume si culturipermanenteestemai mica.

Descrierea tehnologiilor in construirea centralelor hidroelectrice 33

Capitolul iV descrierea tehnologiilor in construirea centralelor

hidroelectrice

iV.1. Configurarea amplasamentului

Obiectivul unei amenajari hidroenergetice este convertirea potentialuluienergetic al uneimasede apa, care curge intr-un curent cu o anumita cadereintr-oturbina(denumita„cadere”),inenergiaelectricalacapatulcelmaidejosalamenajarii,acoloundeestesitualacentralaenergetica.Putereadeiesiredinamenajareesteproportionalacudebitulsicaderea.

Amenajarilesuntingeneralclasificateconform„Caderii”:

• Caderemare:100-mpeste

• Caderemedie:30-100m

• Caderemica:2-30m

Acesteintervalenusuntrigide,cisuntdoarmijloacedecategorisireaampla-samentelor.

Amenajarilepotfidenumiteastfel:

• Amenajaripecursuriledeapa

• amenajari cu centrala energetica situata la baza barajului

• Amenajariintegrateintr-uncanalsauinconductadefurnizareaapei

IV.1.1. Amenajarile pe cursul de apa

Amenajarilepecursuriledeapasuntceleincareturbinagenereazaelectrici-tateatuncicandsiundeapaestedisponibilasifurnizataderau.Atuncicandraulseacasidebitulscadesuntanumitecantitatipredeterminatesaudebitultehnicminimpentruturbina,generareainceteaza.

Amenajarilecucaderimediisimarifolosescbarajepentruadeviaapacatre


guradeadmisie,esteapoitransmisacatreturbineprintr-oconductadepresiunesaustavilar.Stavilarelesuntscumpesi inconsecintaacestdesigneste,deobi-cei,nerentabil.Oalternativa(figura1.1)estetransmitereaapeiprintr-uncanalcupanta joasa, care ruleazade-a lungul raului catrepresiuneadeadmisie sauavancamerasidupaaceeaintr-unstavilarscurtcatreturbine.Dacatopografiasimorfologiaterenuluinupermitamplasareaunuicanal,oconductadejoasapre-siunepoatefiopotiuneieftina.Laiesireadinturbine,apaestedeversatainrauprintr-uncanaldefuga.

Ocazionalunrezervormic,stocandsuficientaapapentruaoperanumaiinoreledevarf,atuncicandpreturilepentruelectricitatesuntmaimari,poateficreatdecatrebaraj,sauunbazindedimensiunisimilarepoateficonstruitinavancamera.

Fig.1.1

Fig. 1.2

Amenajarilecucaderemicasuntconstruitetipicinvaileraurilor.Potfise-lectatedouaoptiunitehnologice.Fieapaestedeviatacatreguradeadmisiecuunstavilarscund(figura1.2),cainamenajarilecucaderemare,saucadereaestecreatadecatreundigmic,prevazutcuportisioguradeadmisieintegrata(figura1.3),centralaenergeticasitrecerepentrupesti.


Fig. 1.3

IV.1.2. Amenajari cu centrala energetica la baza barajului

O amenajare hidroenergeticamica nu isi poate permite un rezervormarepentruaoperacentralaatuncicandestefoarteconvenabil,costulunuibarajre-lativmaresiadaosurilesalehidraulicearfipreamarepentruaofaceviabiladinpunctdevedereeconomic.Dardacarezervorulafostdejaconstruitpentrualtescopuri,cumarficontrolul inundatiilor, irigare,extragereaapeipentruunorasmare,zonaderecreatie,etc,-arfiposibilagenerareadeelectricitatecompati-bilacuutilizareasafundamentalasaudebitulecologicalrezervorului.Principalaproblemaesteconectareabiefuluiamontesiabiefuluiavaldedeschideresicumsasepotriveascaturbinaindeschidere.Incazulincarebarajularedejaunizvoralcursuluideapalabaza,vezifigura1.4,caosolutieposibila.

Fig. 1.4

Cuconditiacabarajulsanufiepreainalt,poatefiinstalatunsifonlaguradeadmisie.Sifoaneledeadmisieintegrale(figura1.5)asiguraosolutieelegantalaamenajarile,ingeneral,cucaderedepanala10metrisipentruunitatipanalaaproximativ1000kW,desiexistaexempledesifoanedeadmisiecuocapacitate


instalatadepanala11MW(Suedia)sicaderidepanala30.5meteri(SUA).Turbinapoatefiamplasatafieinvarfulbarajuluisaupeparteadinaval.Unitateapoatefilivratapre-ambalatadinfabricasiinstalatafaramodificarimajorelabaraj.

Fig 1.5

Douatipurideamenajaripotfiproiectatepentruexploatareacanaluluideirigare:

• Canalulestelargitpentruacuprindeguradeadmisie,centralaelectrica,canaluldeevacuaresicanaluldeocolire.Figura1.6prezintaoamenajaredeacesttip,cuocentralaenergeticasubacvaticaechipatacuoturbinaKaplancu transmisie inunghidrept.Pentruagaranta furnizareacuapapentruirigatie,amenajareaartrebuisaincludauncanaldeocolirelateral,cainfigura,incazdeinchidereaturbinei.Acesttipdeamenajaretrebuiesafieproiectatainacelasitimpcucanalul,deoarecelucrarileaditionaleintimpcecanalulesteinfunctiunepotfiooptiunefoartescumpa

Fig. 1.6

• Incazulincarecanalulexistadeja,oamenajarecaceaprezentatainfigura1.7esteooptiunepotrivita.Canalulartrebuisafieusorlargitpentruain-clude gura de admisie si canalul deversor. pentru a reduce latimea gurii de admisielaminim,trebuieinstalatuncanaldeversor.Delaguradeiesire,unstavilarde-alungulcanaluluiaduceapasubpresiunecatreturbine.Apatreceprinturbinasiesteintoarsainrauprintr-uncanaldeevacuare.

Fig. 1.7


IV.1.3. Amenajarile integrate in sistemul de extragere a apei

Apapotabilaestefurnizatacatreorasprintransportareaapeidintr-unbiefamonteprinconductadepresiune.Deobicei,inacesttipdeinstalatie,disipareaenergieidelacapatulinferioralconducteidelaintrareainInstalatiadeTratareaaapeisefaceprinutilizareaunorvalvespeciale.Montareauneiturbinelacapatulconductei,pentruatransformaenergia,altfelpierduta, inelectricitate,esteooptiuneatractiva,cuconditiacafenomenuldeberbechidraulicsafieevitat.Su-prapresiunileciocanuluihidraulicsuntinspecialcriticeatuncicandturbinaestemontatapeoconductadepresiuneveche.Pentruaasigurafurnizareaapei tottimpul,trebuieinstalatunsistemdevalvecuruteocolitoare.Inunelesistemedefurnizareaapeiturbinaintr-unbazininaerdeschis.

Fig. 1.8

controlul sistemului mentine nivelul bazinului. in cazul unei blocari mecanice sau dedefectareaturbinei,sistemuldevalvecuruteocolitoarepoatementinenivelulbazinului.Ocazional,incazulincarevalvaprincipalaacanaluluideocolirenufunctio-neaza,ovalvaauxiliaraesterapiddeschisaprintr-ocontragreutate.Toatedeschiderilesiinchiderileacestorvalvetrebuiesafiesuficientdelentepentruamentinevariatiiledepresiuneinlimiteacceptabile.Sistemuldecontroltrebuiesafiemaicomplexinacelesistemeincaredebitulturbineisesupunecontrapresiuniiretelei.

iV.2. Planificarea unei amenajari mici de hidrocentrala

Proiectuldefinitivsauamenajareavinecarezultatalunuiprocescomplexsiiterativ,incazulincareseiainconsiderareimpactulasupramediuluisidiferiteleoptiunitehnologice.Dupaaceeaacesteasuntestimatedinpunctdevederealcos-tului si se efectueaza o evaluare economica.

Desinuesteusorsasefurnizezeunghiddetaliatcuprivirelamoduldeeva-luarealamenajarii,esteposibiladescriereaetapelorfundamentalecaretrebuieurmate,inaintedeadecidedacatrebuiesaseprocedezelaunstudiudefezabili-tatedetaliatsaunu.Olistaastudiilorcaretrebuieintreprinse:

�Topografiasigeomorfologiaamplasamentului.

�Evaluareasurseideapasipotentialulsaudegenerare


�Selectarea amplasamentului planul de baza x turbine si generatoare hi-draulice si controlul acestora

�Evaluareaimpactuluiasupramediuluisimasurideatenuare

�Evaluareaeconomicaaproiectuluisipotentialulfinanciar

�Cadrulinstitutionalsiproceduriadministrativepentruaatingeacordurilenecesare

Apacarecurgede-alungulcanalelornaturalesiacelorconstruitedeom,re-alizateprinconductedejoasasiinaltapresiune,deversandpestepraguriledever-soruluisimiscandturbineleimplicaaplicareaunorprincipiifundamentaledeingi-nerieinmecanicafluidelor.InCapitolul2acesteprincipiisuntrevizateimpreunacucomenzilerapidecarerezultadinexperientaacumulatade-alungulsecolelorde constructii de sisteme hidraulice.

Pentruadecidedacaoamenajarevafiviabilaestenecesarsaseinceapaprinevaluareasurseideapaexistentalaamplasament.Potentialulenergeticalamena-jariiesteproportionalcuprodusuldebituluisicaderii.Cuexceptiacaderilorfoartemici,caderilebrutepotficonsideratecafiindconstante,dardebitulvariazade-alungulanului.Pentruaselectacelmaiadecvatechipamenthidraulicsipentruaestimapotentialulamplasamentelorcucalculareaproductieianualedeenergie,este foarte folositoare o curba de durata a debitelor. o singura masurare a debitu-lui instantaneu al unui curent are o valoare mica.

Masurareacaderiibrutenecesitaunstudiutopografic,rezultateleobtinute,prinutilizareaniveluluiunuigeometrusiapersonaluluiresponsabilsuntdestuldeprecise,darrecenteleprogresealeechipamentelorelectronicedeevaluarefaccalucrariletopograficedeestimaresafiemaisimplesimairapide.Pentruaefectuaocurbadedurataadebitelorpeunamplasamentcalibratestemaiusordecatefectuareauneicurbededurataadebitelorpeunamplasamentnecalibrat.Acestfaptnecesitaointelegeremaiprofundaahidrologiei.

Suntanalizatediferitemetodedemasurareacantitatiideapadintr-uncu-rentsisuntdiscutatemodelehidrologicepentruacalcularegimuldebituluipeunamplasamentnecalibrat.

Tehnicicumarfiortofotografia,RES,GIS,geomorfologia,geotectonica,etc-utilizatepentruevaluareaamplasamentului.Uneleesecurisuntanalizate,dease-menea,sisuntexplicateconcluziiledesprecumarfipututfievitate.InCapitolul5suntexplicateaspecteledebazasisuntstudiateindetaliustructurilehidraulice,cumarfibaraje,canale,canaledeversoare,gurideadmisiesistavilare.

O evaluare a impacului asupramediului poate fi necesara pentru a obtineautorizatiilenecesarepentruconstruireauneiamenajarisiutilizareaapeidisponi-bile.Desimaristudiirecenteauaratatcacentralelehidroelectricemicinuproducemisiiinatmosfera,nuproducdeseuridetoxine,nucontribuielaschimbarilecli-matice,proiectantiiartrebuisaimplementezetoatemasurilenecesarepentruareduceimpacteleecologicelocale.

Din pacate, dereglementarea recenta, omare parte din industria energiei


electriceinUEafacutdificilastabilireauneiproceduricomunedeurmat.Cucati-vaaniinurmaESHAaefectuat(Decembrie1994)innumleE.C.DGXVII,unraport„Microhidrocentrale.CadrulgeneralpentruprocedurilelegislativesideautorizareinUniuneaEuropeana”,sidesinuesteactual,incamaiaremulteaspectevalabile.Raportulpoatefigasitpepaginawww.esha.be,paginadewebaESHA.Conside-ratiisuplimentarepentrudezvoltatordeluatinconsideraresunttarifeledetran-zactionarepentruenergiaverdesidebazasiprocedurileadministrative,pentruconectarealaretea.Acesteadepinddepoliticaenergieisidecadrulinstitutionalalfiecareitari.

iV.3. Debitul apei in conducte

Uncorpdeapavaaveaoenergiepotentialadatoritavitezeisalesiinaltimiiverticalecucarecade,(caodiferentainniveleledeapaesteceeaceconducefluxulapei),careestecunoscutcasi“cadereasa”.Aceastaenergieeste„EnergiaGravitationalapotentiala”ceeaceesteprodusuldemasa,accelerareadatoritaefectelorgravitatiisicadeream.g.hsiingeneralesteexprimatainJouli(J).Ca-dereaenergieiinapacarecurgeprintr-oconductainchisaauneisectiunitransver-saleinchisa,suboanumitapresiune,estedatadeecuatialuiBernoulli:

Pentruuncanaldeschis,seaplicaaceeasiecuatie,darcutermenulP1/γin-locuitded1,adancimeaapei.

Daca apei ii este permis sa curga foarte lent printr-o conducta de sticla,dreapta,lungacuuncalibrumicincareuncurentsubtiredeapacolorataesteintroduslaintrareainconducta,apacolorataarapareacaoliniedreaptade-alungulconductei.Acestefectestecunoscutsubdenumireadecurentlaminar.Apacurgeinstraturi,caoseriedeconducteconcentricecuperetisubtiri.Conductavirtualaexterioaraadera laperetele conductei reale, in timpcefiecaredintreceleinterioaresemiscacuovitezausormaimare,careatingevaloareamaximaaproapedecentrulconductei.Distribuireavitezeiareformauneiparabolesivite-zamedie(figura2.1)estede50%dinvitezamaximaalinieicentrale.

Fig. 2.1


Incazulincarecotadebituluiestecrescutagradual,seatingeunpunctincaredebitulstratuluisedisperseazabruscsiseamestecacuapainconjuratoare.Par-ticulelecaresuntaproapedepereteseamestecacuceledinmijloculcurentului,miscandu-secuovitezamaimare,incetinindu-le.Inacestmomentucurentulde-vineturbulentsicurbadedistribuireavitezeiestemultmaiplata.ExperimenteleefectuatedeOsborneReynolds,aproapedesfarsitulsecolului19,auevidentiatcatranzitiadelacurentullaminarlacurentulturbulentdepinde,nunumaideviteza,darsidediametrulconducteisidevascozitateafluidului,siesteuncoeficientdeinertiedefortefatadevascozitate.AcestcoeficientestecunoscutcanumarulluiReynoldssipoatefiexprimatincazuluneiconductecirculare.

Dinexperimentes-aconstatatcapentrufluxurileinconductelecircularenu-marulReynoldscriticesteaproximativ2000.DefaptaceastatranzitienuarelocintotdeaunalaexactRe=2000civariazainfunctiedeconditii.Prinurmare,estemai mult decat o gama de tranzitie.

IV.3.1. Debit tranzitoriu

Incazulcurgerilorstationareundedebitulsepresupunecaramaneconstantintimp,presiuneadeoperareinoricepunctde-alungulstavilaruluiesteechiva-lentcucadereadeapadeasupraaceluipunct.Dacaarelocoschimbaredecurentbrusca,deexempluatuncicandoperatorulcentralei,sauadministratorulsistemu-luideschidesauinchideportileprearapid,modificareabruscainvitezaapeipoatecauzapresiunipericuloasescazutesiinalte.Acestvaldepresiuneestecunoscutdreptlovituradeberbec,sausuprapresiune,siefectelesalepotfidramatice.Sta-vilarulpoateizbucnidelasuprapresiunesaucedadacapresiunilesuntredusesubceleatmosferice.Desitranzitorie,undadepresiuneindusa„fenomenuldelovituradeberbec”poatefideomagnitudinemaimaredecatevaoridecatpresiuneasta-ticadincauzacaderii.InconformitateacuadoualegealuiNewton,fortadezvol-tatainstavilar,prinschimbareabruscaavitezei,vafi:

Incazulincarevitezacoloaneideapas-arputeareducelazero,fortarezultataardeveniinfinita.Dinfericireacestlucrunuesteposibilinpractica;ovalvameca-nicanecesitaunanumittimppentruinchidereatotalasiperetiiconducteinusuntperfectrigizisicoloanadeapasubpresiunimarinuesterezistentalacompresie.

Urmatoareadescriereilustreazacumschimbareadeviteza,cauzatadeoin-chidere instantanee a portii, sau valva, la capatul conductei creaza un val depresiunecaretraverseazalungimeaconductei.Initial,apacurgecuoviteza(Vo)asacumesteprezentatain(a).Atuncicandpoartaseinchide,apacarecurgeprinconducta are tendinta de a continua curgerea datorita cantitatii sale de miscare. Datoritafaptuluicaaceastacantitatedemiscareesteopritafizicdeinchidereaportii,ease„strange”dinspate,energiacineticaaelementuluiapeiinapropierea


portiiesteconvertitainenergiedepresiune,careusorcomprimaapasiextindecircumferintaconductei inacelpunct(b).aceastaactiuneesterepetatadeur-matoareleelementedeapa(c),sivalulfrontalalpresiuniicrescutetraverseazalungimeaconducteipanacevitezaapeiVoestedistrusa,apaestecomprimata,conductaesteextinsapeintreagaeilungime(d).Inacestpunct,energiacineticaaapeiesteconvertitainenergiededeformatie(subcompresiecrescuta)sienergiadedeformatieaconductei(subtensiunecrescuta).

Datoritafaptuluicaapainrezervoareramanesubpresiunestaticanormaladarapainconductaesteacumsubopresiunemaimare,curentulserevarsasiestefortatinapoiinrezervordinnoucuvitezaVo(e).Deoareceapasubcompresieince-pesacurgainapoi,presiuneainconductaesteredusalapresiuneastaticanormala.Unvaldepresiune“neincarcata”calatorestedupaaceeainjospeconductasprepoarta(f)panaceenergiadedeformatieesteconvertitainenergiecinetica(g).Cutoateacestea,spredeosebiredecazul(a),apacurgeacumindirectiaopusasidatoritacantitatiieidemiscareapa,dinnou,incearcasamentinaaceastavite-za.Comportandu-seinacestfel,strangeelementuldeapadinapropiereaportii,reducandpresiuneaacolosicontractandconducta(h).Acestlucruseintamplacusuccesiveelementedeapasiunvalnegativdepresiunesepropagainapoiinre-zervor(i)panaceintreagaconductaestesubcompresiesiapasubpresiuneredusa(j).Acestvalnegativdepresiunearaveaaceeasimagnitudinecapresiuneainitialapozitivadaca s-ar asumacapierderilede frictiunenu.Vitezaatunci se reducelazerodarpresiuneamaiscazutainconductaincomparatiecuceadinrezervorforteazaapasacurgainapoipeconducta(k).Undadepresiunecalatoresteinapoisprepoarta(e)panaceintregcicluestecompletsiincepecelde-aldoileaciclu(b).Vitezacucarepresiuneafrontalasemiscaesteofunctieavitezeisunetuluiinapamodificatadecaracteristicileelasticealematerialuluiconductei.Inrealitate,teavadepresiuneestedeobiceiinclinatadarefectulramaneacelasi,cuundadepresiunelafiecarepunctde-alungulconducteilacareseadaugasisesubstragepresiuneastaticainacelpunct.Deasemenea,efectuldeamortizareafrictiuniicauzeaza energia cinetica a curentului sa se risipeasca treptat si amplitudineaoscilatiilordepresiunesascadaintimp.Desianumitevalveseinchidaproapein-stantaneu,inchidereasefacedeobiceiincatevasecunde.Totusi,incazulincarevalvaseinchideinaintecaundadepresiunesaseintoarcasprepoartaconductei(g),varfulpresiuniiramaneneschimbat-toataenergiacineticacontinutadeapainapropiereaportiivaficonvertita,eventual,inenergiededeformatiesirezultainacelasivarfdepresiunecasicandpoartas-arinchideinstantaneu.Cutoateaces-tea,incazulincarepoartaseinchidenumaipartial,panacandundadepresiuneinitiataseintoarcelapoarta(g),nutoataenergiacineticaarfifostconvertitainenergiededeformatiesivarfuldepresiunevafimaimic.Incazulincarepoartacontinuasafieinchisa,undadepresiunepozitiva,cares-arcrea,vafiredusaintr-unfeldepresiuneanegativa(h)undacreatacandpoartaainceputinitialinchide-rea.Inconsecinta,dacaportaseinchidesaudeschideintr-untimpmaimaredecatcelnecesarpentruundadesocsacalatorescacatrerezervorsiinapoilapoarta,varfurileundeidepresiunesuntreduse.

Vitezaapei sauviteza sunetului, inapaestedeaproximativ1420m/s.Cu


toateacestea, vitezavalului intr-oconducta – vitezacucareundadepresiunecalatorestede-alungulconductei–esteofunctieatatacaracteristicilorelesticealeapeicatsialematerialuluiconductei.

VpoatefipresupuscaegalcuvitezacurentuluiinitialyV0.Cutoateacestea,dacatestemaimaredecatTc,atuncivaluldepresiuneatingevalvainaintecaaceas-tasafiecompletinchisa,sisuprapresiuneanusevadezvoltapedeplin,deoarecevalulnegativreflectatcareajungelavalvavacompensapentrucrestereapresiunii.

IV.3.2. Curgerea apei in canale deschise

Inconducteleinchiseapaumpleintreagaconducta,incanaluldeschisexistaintotdeauna o suprafata libera. Inmod normal, suprafata este supusa presiuniiatmosferice,lacaresefacereferintacalareferintazerodepresiune,sideobiceiconsiderata constanta de-a lungul intregii lungimi a canalului. intr-un fel acest fapt,prinscadereaterenuluidepresiune,faciliteazaanaliza,darinacelasitimpinduceonouadilema.Adancimeaapei semodificaodatacuconditiilecurentu-lui,siestimareasainfluxuriinstabileesteparteaproblemei.Oricetipdecanal,chiarsiunulstramt,areodistribuiretridimensionalaavitezelor.Unprincipiubinestabilitinmecanicafluiduluiestecaoriceparticulaincontactcuolimitasolidastationara are o viteza zero. figura 2.2 ilustreaza liniile izo-vitezei in canale de di-feriteprofile.Abordareamecanicasebazeazapeteoriastratuluilimita;abordareatehnologica are de-a face cu viteza medie v.

Fluxulunuicanalesteconsideratconstantatuncicandadancimeapeoricesectiuneaintinderiinuseschimbaintimp,siinstabiladacaseschimbaintimp.Desprefluxulunuicanaldeschissespunecaesteuniformatuncicanddebitulsiadancimeaapeiinfiecaresectiunealungimiicanaluluinuseschimbaintimp.Inconsecinta,sespunecaestevariabiloridecateoridebitulsi/sauadancimeaapeiseschimbade-alungulsau.Fluxulneuniformesteointamplarerara,sicasifluxulneuniformseintelegesiaparitiafluxuluiconstantuniform.Fluxulconstantvariabilestedeobiceitreptatsaurapid.

Fig. 2.2

IV.4. Debitul cursului de apa

Intreagagenerarehidroelectricadepindedeapacurgatoare.Acestlucrufaceca hidrocentrala sa fie un amplasament extrem de dependent. In primul rand,estenecesarundebitdecursdeapadeincrederesisuficient.Inaldoilearand,


conditiiletopograficealeamplasamentuluitrebuiesapermitacoborareatrepta-taarauluiintr-osectiunederauconcentrataintr-unsingurpunctcaresaoferesuficientacaderepentrugenerareadeenergie.Aceastacaderepoateficreatadebarajesauprinconducereaapeiparalelecuraulintr-odeschiderecupierderidecaderereduseincomparatiecucursulnatural,saufoarteadesea,princombinareaambelor.Planificareapentruexploatareaunuisectorderausauunamplasamentspecificesteunadintresarcinileambitioasepecareleinfruntauninginerhidroe-lectric,deoareceexistaunnumarnelimitatdemoduripracticeincareunrausauunamplasamentpoatefiexploatat.

Inginerulhidroelectrictrebuiesagaseascasolutiaoptimapentruconfigurareacentralei,incluzandtipuldebaraje,sistemuldetransportarealapei,capacitateainstalatadegenerare,locatiasidiferitelestructurietc.succesulunuiinginerhi-droelectricdepindedeexperientasideuntalent„artistic”,intrucatesteimposi-bilaabordareadeoptimizarestrictmatematica,datoritanumaruluideposibilitatisiconditiispecificedeamplasament.

Atuncicandunamplasamenteste identificatcafiindadecvatdinpunctdevedere topografic, prima sarcina este investigarea disponibilitatii unei furnizariadecvatecuapa.Pentrucursuriledeapanecalibrate,acoloundeobservatiileasu-pracurgeriipeolungaperioadadetimp,nusuntvalabile,seimplicastiintadehidrologie,studiulprecipitatiilorsidebitulcursuluideapa,masurareabazinelordecolectare,zoneledecaptare,evapotranspiratiasigeologiasuprafetei.

FigurailustreazamodulincareapacarecurgedelapunctulAcatrepunctulB,cucresteriZAsiZB,pierdeenergiepotentialacarecorespundescaderiiineleva-tie.Aceastapierderedeenergiepotentialaarelocindiferentdecaleade-alungulcursuluideapasauprintr-uncanaldeschis,stavilarsiturbina.Energiapotentialapierdutapoateficonvertitainenergiepierdutaconformecuatiei:

Apapoateurmaalbia,pierzandenergieprinfrictiunesiturbulentarezultandintr-ocresteremarginalaatemperaturiiapei.SaupoatecurgedelaAlaBprintr-un sistemdetransportarticicialcuoturbinalacapatulsaumaimic.Inacescazener-giavafifolositainprincipalinoperareaturbinei,siomicaparteestepierdutaprinfrictiuneinsistemuldetransport.Inceldinurmacazesteenergiapierdutaprin


impingereainturbinacarevafitransformatainenergiemecanicasidupaaceea,prinrotatiageneratorului,inproducereadeelectricitate.

Obiectivulestereducereacosturilordeconstructieintimpcesepastreazacan-titateamaximadeenergiedisponibilageneratorului.Pentruaestimapotentialulapeieste nevoie de cunoasterea variatiei de curgere de-a lungul anului si cat de mare este brutuldisponibilalcaderii.Incelemaibunecircumstanteautoritatilehidrologicearinstalaocentralacalibratapesectiuneaunuicursdeapapentrucaredateleasupradebituluidecurgerearfifostcolectateinmodregulattimpdemaimultiani.

Dinpacate,estedestuldeneobisnuitcamasurareadebitelordeapasafiavutlocpesectorulderauundesepropunedezvoltareauneiamenajarihidroelectrice.Dacatotusiseintampla,atuncivafisuficientsasefacauzdeunadintreabordarilecarepoatefifolositapentruaestimaundebitanualmediusidecurbadedurataadebitelorpentrusectorulincauza(acesteabordarivorfiexplicatemaitarziu).

Indiferentdacaaavutlocsaunuocalibrare,primulpasesteefectuareaunorcercetari,pentruacertificadacaexista inregistrarialedebituluideapapentrusectorulincauza.Dacanu,atunciatuncipealtesectoarealeaceluiasirausaura-urisimilareinzonacaresapermitareconstruireaaseriilordetimppentrusectorulderauprevazut.

IV.4.1. Estimarea capacitatii centralei si cantitatea de energie

FDCfurnizeazamijloacedeselectareadebituluicorect,si luareainconsi-derareacurgeriiderezervasiacurgeriiminimeaturbineidinpunctdevederetehnic,sefaceoestimareacapacitatiicentraleisiacantitatiideenergiemedieanuala.Figura3.12FDCilustreazaamplasareacareurmeazasafieevaluata.De-bitulcalculattrebuiesafieidentificatprintr-unprocesdeoptimizare,studiindovarietatedediferitedebite,care,inmodnormal,oferauncalculoptimaldebitu-luisemnificativmaimaredecatdiferentaintredebitulmediuanualsidebitulre-zervat.Deindatacedebitulcalculatestedefinitsicadereanetaestimata,trebuieidentificatuntipcorespunzatordeturbina(referintaincapitolul6).Figura3.12arata regiunea utilizabila a curbei de durata a debitelor. fiecare turbina selectata areundebitminimdinpunctdevederetehnic(cuoscurgeremaimicacucarefieturbinanupoatefunctionasauoeficientafoartescazuta)sieficientasaesteinfunctiededebituldeoperare.


Figurademaisusilustreazaamplasareacareurmeazasafieevaluata.Debitulcalculattrebuiesafieidentificatprintr-unprocesdeoptimizare,studiindovari-etatedediferitedebite,care,inmodnormal,oferauncalculoptimaldebituluisemnificativmaimaredecatdiferentaintredebitulmediuanualsidebitulrezer-vat.Deindatacedebitulcalculatestedefinitsicadereanetaestimata,trebuieidentificatuntipcorespunzatordeturbina.

figura de mai sus arata regiunea utilizabila a curbei de durata a debitelor. Fiecareturbinaselectataareundebitminimdinpunctdevederetehnic(cuoscur-geremaimicacucarefieturbinanupoatefunctionasauoeficientafoartescazuta)sieficientasaesteinfunctiededebituldeoperare.

Productiamediedeenergieanuala(EinkWh)esteinfunctiede:

Unde:

�Qmedian=debitulinm3/spentruetapelegradualepecurbadedurataadebitelor

�hn=cadereaspecificaneta

�ηturbina=eficientaturbinei,ofunctieaQmediu

�ηgenerator=eficientageneratorului

�ηtransmisie=eficientatransmisiei

�ηtransformator=eficientatransformatorului

�y=greutateaspecificaaapei(9.81KN/m3)

�h=numaruldeoreincarearelocdebitulspecificat.

Productiadeenergiepoateficalculataprinimpartireazoneiutileinfasiidecresteregradualaverticalade5%incepanddelaorigine.Fasiafinalavaintersectafdc la Qminor Qreservat careestemaimare.Pentrufiecare fasieQmediuestecalculat,valoarea corespunzatoare a hturbina este definita pentru curba corespunzatoaredeeficienta,sicontributiadeenergieafasieiestecalculatautilizandecuatia:

Unde:

�W=latimeafasiei=0.05pentrutoatefasiilecuexceptiaultimeicareartrebui calculata

�h=numaruldeoreintr-unan

�y=greutateaspecificaaapei(9.81KN/m3)

Productiamedieanualadeenergieestesumacontributieideenergiepentrufiecarefasie.Capacitateafiecareiturbini(kW)vafidatadeprodusuldebituluilorcalculat(m3/s),cadereaneta(m),eficientaturbinei(%),sigreutateaspeificaaapei(kNm-3).


tip turbina Qmin(% of Qcalcul)francis 50

SemiKaplan 30

Kaplan 15

pelton 10

turgo 20

Propeller 75

Nivelul apei in amonte poatevariainfunctiededebit.Incazulincareguradeadmisieabazinuluiestecontrolatadeunbarajdeversorfaraniciopoarta,ni-velulapeivacrestecudebitul.Cutoateacestea,incazulincareguradeadmisieabazinului este controlatadeporti in scopul functionarii launnive specificalrezervorului,nivelulapeipoateramaneconstantchiarsiintimpulperioadelordedebitridicat.Intimpulperioadelorcudebitscazut,nivelulapeiinamontepoatefimaiscazutdatoritagoliriirezervorului.

Pierderile de cadere in sistemul de aductie variaza in functie de standardul debituluiadmis,siprinurmarepentrusezoanelecudebitscazutcudebitscazutinturbina,pierderiledecadereinsistemuldeaductiepoatefiredus.

Nivelul apei in aval poate varia in functie de debit.Acestlucrudepindedecorpuldeapaincareapaesteevacuata.Incazulevacuariidirectinbazinulbiefu-luiamontecontrolatdeportiintr-odezvoltareinaval,nivelurileapeipotramaneaproapeconstantechiarsipentrudebitemaimari.Dacaapaesteevacuataintr-uncursnatural,niveluriledeapadinnoupotvariainmodconsiderabil.

nivelul biefului amonte este in mod normal mentinut de creasta deversorului candintreguldebitalrauluitreceprinturbine.Atuncicanddebitulrauluidepa-sestedebitulmaximalturbinei,excesuldebituluideapavatrecepestedever-sor.Nivelulrezervoruluicarecorespundediferitelordebitealedeversoruluipotfiusorcalculate.Inacestcazmasurandcadereapestecreastadeversoruluiaveminacelasitimpnivelulsuprafeteiapeilaguradeadmisiesidebitulraului(incluzanddebituldelaturbine).

iV.5. Evaluarea amplasamentului

Cadereabrutapoatefievaluatarapid,fieprinsupraveghereasauutilizareaSGP(SistemulGlobaldePozitionare)sauprintehniciortofotografice.CuajutorulprincipiilorhidraulicetehnicesubliniateinCapitolul2cadereanetapoatefide-terminata.Cutoateacestea,selectiauneisolutiitehnicecorespunzatoarepentruamplasamentvafirezultatulunuiprocesindelungat,itirativ,incareproblemeledemediusitopograficepentruunanumitamplasament,suntfoarteimportante.Acestaestemotivulpentrucaresuntnecesarecunoastereaprofundaaprincipi-ilor pentru a evita esecurile periculoase in functionarea centralei. Tehnologiiledesupravegheretrecprintr-oschimbarerevolutionara,siutilizareatehnologiilormentionatemaisuspotajutafoartemultlaproiectareaamenajariisireducerea


costurilor acesteaia.

IV.5.1. Cartografie

Intarileindustrializate,hartilescalatesuntdeobiceivalabile.TeritoriulUEafostsauestedigitalizat,sicartografialascaralafeldemareca1:5000estedejavalabila.Pedeoparte,intarileincursdedezvoltare,dezvoltatorulvafinorocosdacavagasihartilascara1:25000.

Fotografiileaerienedetopografiepotfiinlocuitedehartidacanupotfigasitelascaranecesara.Cutoateaceteafotografiileaerienesuntdiferitedehartiintr-oprivintaimportanta.Ohartaareoscaravariabilacontrolatasauuniforma,aceastadinurmafiinddependentadealegereaproiectariihartii.Fotografiileaeriene,-edealtaparte,nuauoscaracareseschimbainmodneuniformsauconstant.Inafaradeimperfectiunilelentilelor,carepentrutoatescopurilepracticepotficonsiderateneglijabile,doifactorimajorisuntresponsabilipentruvariatiileinscarafotografiei:

�Reliefultopografic-terenul,indeferentdecatestedeplat,nuestenicio-dataorizontal–si…

� Inclinareaaxeiopticeacamerei.

�Camerelemodernesuntcapabilesaeliminedenaturarea,carerezultadininclinarealoraxiala.Inplus,fotografiileaerienepotfivizualizatedinpunctde vedere stereoscopic sau tridimensional. Efectul stereoscopic permitegeologuluisaidentificatipurilederoca,sadeterminestructurilegeologice,sisadetectezeinstabilitateapantelorsiinginerulpoateadunadatelenece-sarepentruconstruireabarajului,canalelordeschisesistavilarului.

Infunctiedeprecizianecesara,fotografiiledigitalepotfigeocodate(legatelaunsistemcoordonaresiproiectieharta)siortorectificate.Denaturareade lalentilelecamereloresteeliminataprinutilizareapunctelordecontrolalsoluluidelaharti,datedesondajsivectoriclientiGPS.Aceastaesteomodalitateeficientadeaortocorectafotografiileaeriene.Rezolutiide30cmpanalaunmetrusepotrealizacuortoaparateledigitale.PotfiprodusepeCDROMsaudischeteatatorto-fotografiiledigitalecatsicopiilebrute.

Cuacestehartiesteposibilsaselocalizezeguradeadmisie,marcareaalbi-eideschisesistavilarului,cusuficientapreciziepentrustudiiledefezabilitatesichiarsipentrucontractorisaseangajezeinfazadelicitatiepentruconstructie.

Potfidescoperiteproblemegeologicecufotografiilestereoscopice,inspecialcelereferitoarelastabilitateapantelorcarepoatecauzasituatiipericuloase.

IV.5.2. Studii geochimice

Foarte adesea, necesitatea de a proceda cu studii detaliate geologice aleamplasamentului, sunt subestimate. Inmultecazuri, cuconsecinte regretabile-


infiltratiasubbaraj,alunecareaalbieideschiseetc.

DinfericireinstatelemembrealeUEsiinmultealtetaridinintreagalume,hartile geologice bune permit estimarile initiale, pentru securitatea fundatiilorbarajului, stabilitatea pantelor si permeabilitatea terenului. Cu toate acestea,uneori,acesteinformatiiartrebuisafiecompletate,culucrarispecialepeteren,deforajsideprelevareaprobelor.

Structurilehidraulicetrebuiesasebazezepefundatiidenivel,cupantelate-raleadecvate,caresanufacaobiectulproblemelordestabilitate.Existaunnumarmaredeprogramecomputerizatepentrustabilitateapantelor,variinddelaosim-plaabordareduo-dimensionalapanalaanalizegraficecoloratetri-dimensionalesofisticate.Cataloguldeesecuri,inspeciallaproiectareacanalului,esteatatdemareincatunstudiugeomorfologicmininalterenuluitrebuierecomandatinprimaetapaaproiectului.Problemaesteacutainspecialpentruamenajarilemontaneinalte,acoloundeconstructiapoatefiintr-ozonadesuprafataalteratadeintem-perii,afectatadediferitecaracteristicigeomorfologicecumarfialunecareadeteren,soluflutiune,alunecariledeterenplanesirotationalesicaderiledestanca.

Stavilarul si rezervorul saucorespunzatorpoatefiafectatde instabilitateaformatiilorsuperficialecarepotfiprezenteinzonasadeinfluenta,darinacelasitimpbazinulinsusipoatefiafectatdeacesteformatiuni.Incazulincarestavilarultrebuiesafieplasatpeterenneconsolidatvariatianiveluluiapeipoategenerain-stabilitatepepanteleudatealerezervorului.

De-alungulcanaluluideschismultecaracteristicigeomorfologicepotafectaliniasaselectata,care,impreunacuopantaabruptaaterenului,potconducelaopontentialainstabilitate.Formatiunicoluviale,produsalintempriilormecaniceamaselorderoca,siproceseledesolufluctie,suntactiveinmediimuntoaseinalteincaresubsolulesteudintr-unanumitanotimpsautotanul-existaanumitecarac-teristicicarepotcompromitestabilitateacanalului.

Serecomandatratamentelededrenaj,constructiareperuluisitratamenteledebetontocretat,printremultealtele.Lacapatulalbiei,biefulamonteactioneazacaunminirezervorpentrustavilar.Frecvent,autoritatilesolicitacatoatesectiuniledeindiguirepentruretinereaapeisafiesupuseuneianalizedestabilitateindiferentdeconfigurareaacestora.Proiectareastavilarului,deobiceiplasatpeopantaabrupta,puneproblemeatatpentrublocurilesaledeancorarecatsideimpactvizual.

Adancinvale,frecventconstruitepeterasavechiuluirau,amplasareacentra-lelorelectriceridicaproblemecare,demulteori,potfirezolvateprinutilizareade tehnici ca cimentarea canalului rotor.

Instiintageologica,existaogamavariatadetehnicigeomorfologicecarepotfifolositeinclusivcelemaifrecvente:

�Fotogeologia.Dupacums-amentionatmaisusfotogrammetria–lascaridela1:10000la1:5000–permitegeologuluiidentificareatipurilorderoca,determinareastructurilorgeologicesidetectareainstabilitatiipantei.

�Hartile geomorfologice.Rezultatulanalizelorfotogrammetricecompleta-


tecureszultateleacheteideterentrebuiecombinatepeHartaGeomor-fologica.Aceastahartasebazeazapeunatopograficasiestefacutalaoscaraintre1:10000si1:5000,inmodcorespunzatorclasificatafolosindsimbolurisimple,artrebuisaaratetoateformatiuniledesuprafatacareafecteazastructurilehidraulicepropuse

�Analizele de laborator. Testeletraditionaledelaboratorcumarficlasi-ficareasolului,siconsolidareatriaxialafaciliteazaclasificareaformariidesuprafata.Rezultateletrebuieincluseinhartageomorfologica

�Studiile geofizice.Oinvestigatiegeofizicafieelectricasauseismica(prinrefractie)vacontribuilaointelegeremaibunaagrosimiisuperficialedeformare,localizareasectiunilorcualunecarideteren,circulatiainternaaapei,siimportantavolumetricaapotentialelorformatiuniinstabile

�Analiza geologica structurala. desi nu este o tehnologie geomorfologica corespunzatoarepoateajutalarezolvareaproblemelorinzonadecaptaresi inacelecazuri incareconductelehidraulice trebuiesafietuneluri inmasiveledestanca.Stabilitatearociisi infiltratiainfundatiastructurilorhidraulicesuntproblemecarepotfirezolvateprinaceastametodologie,evitandincidentedramaticeintimpulfunctionarii

� Investigatiile directe – Forarea puturilor. Acest lucru este mai putin obis-nuit pentru amplasamentele hidro mici. cu toate acestea atunci cand barajulsaustavilarultrebuieplasatepestratneconsolidat,esteesentialunprogramdeforare,urmatdetestedelaboratoraleprobelorextrase.Uneledintreacestetesterecomandatesunt:

Ö Testedepermeabilitatealeforarilor,cumarfiLugeonsauTestuldePresiuneJoasa,pentruadefinicirculareaapeiinfundatie

Ö Testedelaboratorcaresadeterminerezistentalacompresiuneapro-belorpentruadefinicaracteristicileacestora.

Completandtesteledemai sus,uneseuseismicasuprarefractieigeofizicepentruadefinicoeficientuldeformariidinamiceamasivuluidestancainadancimepoatefirecomandatincazuldigurilorinalte.


iV.6. Structura hidraulica

Dezvoltareauneicentralehidroenergeticaincludeunnumardestructuri,acarorproiectarevadepindedetipuldeamplasament,conditiilelocale,acceslamaterialul de constructie si traditiile de constructie locale in tara sau regiune. Urmatoarelestructurisuntcomuneintr-unsistemhidro:

�Structura de deviere a cursului

Ö Baraj

Ö canal deversor

Ö Aranjareadisipatieideenergie

Ö Trecerepentrupesti

Ö aranjamente reziduale de debit

�Sistemuldetransportalapei

Ögura de admisie

Ö canale

Ö tuneluri

Ö Stavilare

Ö centrala energetica

Aspectele legate de proiectare si solutiile comune pentru aceste structurisuntprezentatemaijos.

IV.6.1. Baraj

IV.6.1.1. Baraj

Barajelesistavilarelesuntdestinateinprincipalpentrudeviereafluxuluiderauinsistemuldetransportalapeicatrecentralaenergetica.Barajeleproduc,deasemenea,ocaderesuplimentarasioferaocapacitatedestocare.Alegereatipu-rilordebarajedepindeinmarepartedeconditiilegeotehnicesitopografice.Deexempludacarocasolidanuestedisponibilalaadancimideexcavarerezonabile,structurisolidecumarfibarajeledebetonsuntdificile.Inschimb,pentruvaileinguste,poatefidificilgasireaspatiuluipentrucanaledeversoareseparatesiba-rajeledebetonpotfialegereanaturalacuposibilitatilorlorinerentedeaintegracanaleledeversoareetcincorpulbarajului.

Intarilenordice,epocadegheatane-alasatcuvailargisideschisesimate-rialedemorenadinbelsug.Nuestesurprinzatorfaptulcamajoritateabarajelorvastesuntcorpuridebarajcuunnucleucentraldemorena.LasuddeAlpiargilelenaturalepotrivitepentrunucleulbarajuluinusuntinabundentasitopografiain


multe locatii este in favoarea barajelor din beton.

InconformitatecuComitetul InternationalalMarilorBaraje,unbarajesteconsiderat„mic”atuncicandinaltimeasa,masuratadelanivelulfundatieilacoa-ma,nudepaseste15m,lungimeacoameiestemaimicade500msiapastocataeste mai mica de 1 milion de m3.Acestiparametripotfiimportantidatoritapro-ceduriloradministrativecomplicateadeseaasociatecuconstruireamarilorbaraje.

Inintreagalume,barajelesuntcelemaicomuneinpartedatoritaurmatoare-lorcaracteristici,pecareacestealeposeda:

�Potfiadaptatelaogamalargadeconditiidefundatie

�Constructiafolosestematerialenaturale,carepotfiadeseagasite local,limitandnecesitatiledetransportpedistantelungi

�Procesuldeconstructiepoateficontinuusiextremdemecanizat

�Proiectareaesteextremdeflexibilainacceptareadiferitelormaterialedeumplere.

Dezavantajelebarajelorsuntcaacesteasuntsensibileladeferlaresiscurgeri,sieroziuneaincorpulbarajuluisiinfundatiaacestuia.Existaorataamortalitatiimaimareprintreintrebarajeledigincomparatiecubarajeledebeton.

Barajeledebeton,pedealtaparte,austavilecarecorespundparerilorpropentrubarajeledig:

�necesita anumite conditii referitoare la fundatii

�Necesitaprocesareamaterialelornaturalepentruagregatelelaloculame-najarii,transportareamarilorcantitatidecimentsiauunprocesdecon-strutiediscontinuusiintensdinpunctdevederealforteidemunca,condu-cand la costuri unitare ridicate.

�Pedealtapartebarajeledebetonaumaimultedezavantaje:

�Suntadecvatepentrumajoritateaintervalelordetopografieadicapentruvailargisiinguste,cuconditiacaconditiiledefundatiesafiecorecte

�ele nu sunt foarte sensibile la deferlare

�Canaluldeversorpoatefiplasatlacoama,sidacaestenecesarpeintreagalungime a barajului

�Camerelesaugaleriilepentrulucrarilededrenare,tuburilesilucrarilesu-plimentarepotfiusoradapostiteincorpulbarajului

�Centraleleenergeticepotfiplasatelapiciorulavaldeconsolidareabarajului.

DezvoltareaBarajuluicuanrocamentesifatetebetonate(CFRD)neutralizea-zamultedintrebarajeletipnucleu.Inspecial,sensibilitatealascurgeresieroziu-neasuntreduse,sidependintadematerialbundebazaesteeliminata.

Dezvoltareabarajelordinbetoncilindrat(barajulRCC)introduceunprocesdeconstruirefoartemecanizat,continuusicosturiunitarereduse.NoilebarajemarisuntaproapeintotdeaunamodeleCFRDsiRCC.


Baraje omogene: aceste baraje sunt folosite pentru terasamentele joase(<4m)siadeseacabarajesecundare.Dinmotivedesigurantapentrubaraj,unanumittipdedrenajesteaproapeintotdeaunaprevazut.

Baraje dig de pamant:Acesteasuntfolositepentruinaltimidebarajdela4minsus.Constructiilesuntextremdesensibilelaproiectareatehnologicalaconstru-ire,siprinurmare,estevitalaangajareadeconsultantispecializatisicontractoriinecesitasupraveghereaamenajariidecatreingineriexperimentati.Componentelecriticealeacestorbarajesuntnucleul,zoneledetranzitie(filtrele)careinconjoa-ranucleulsicapacitateadedrenajapicioruluiavaldeconsolidareabarajului.

Barajele dig de pamant cu membrane:membranelepotfidediferitetipurisipotfisituatefieinamontedebarajfieverticalincentrulbarajului.Membranelepotficonstruitedinbeton(calamodeleleCFRD),asfalt(tipulnorvegian)sauinformauneigeomembranepeversantulamonte.

Baraje de greutate:Acesteasuntdependentedemasapropriepentrustabi-litate.Sectiunealortransversalaesteinprincipaltriunghiularapentruaasigurastabilitateaadecvatasidistributiatensiunilorde-alungulfundatieiplane.Parteasuperioara este, in mod normal, rectangulara pentru a asigura latimea cresteiadecvatepentruinstalaresitransportare.

Baraje cu contraforturi:Acestebarajesuntcompusedintr-o fatacontinuaamonte care este sustinuta de contraforturi la intervaluri regulate. fata amonte esteimpartita,deobicei,insectiuniverticaleprindilatareaimbinarilor,fiecaresectiunefiindsustinutadeuncontrafort.Sectiuniletransversalesuntsimilarecucele ale barajelor de greutate.

Baraje arcuite:Aceste baraje functioneaza structural atunci cand arcuriledispuseorizontaltransferapresiuneaapeipeparteaamonteincontraforturimaidegrabadecatinfundatie.Barajelearcuitepotfiproiectatecuorazaconstantadeasuprainaltimiibarajului,saucurazediferite(barajecucupola).Barajelearcu-itecurazaconstantaauosectiunetransversalaverticalasidreapta.Acestebarajevorfisupuseunorforteverticalededeformareconsiderabiledeoarecedeformareabarajuluitindesafiemaimareincentrulverticalalbarajului.Acestfaptnecesitacabarajulsafieputernicconsolidatpentruareducecrapareaurmatadescurgeri.

IV.6.1.2. Canalul deversor

Ocedareabarajuluipoateaveaefectegraveinavaldebaraj.Peparcursuldurateideviatavorfiexperimentateconditiidecurgerediferitesiunbarajtre-buiesafiecapabilsafacafataviiturilorcarepotdepasiconditiilenormalede.Dinacestmotivconductedeocolireatentproiectatesuntincorporateinbarajesaustavilarecaparteastructurii.Acesteconductedeocoliresuntcunoscutecdreptcanale deversoare. datorita vitezelor ridicate ale viiturilor o anumita forma de disiparedeenergieiesteprevazutalabazacanaluluideversor.

Mareamajoritateaamenajarilorhidromicisuntcelepefirdeapa,undeelec-tricitateaestegeneratadeevacuarimaimaridecatceleminimcerutepentrua


operaturbina.Inacesteamenajariostructuradediversiunescazutaesteconstru-itaalbiamajoraacursuluideapapentruadeviadebitulcerutintimpcerestuldeapacontinuasacurgapesteacesta.Aceastastructuraestecunoscutacastavilar,alcaruirolestecrestereaniveluluisuprafeteiapeiastfelcadebituldeapasaintrein gura de admisie.

Stavilarelesicanaleledeversoarepotfiimpartiteinstructurifixesimobile.Structurilefixemaimicisuntdenumitestavilare,intimpcestructurilemaimarisuntdenumitecanaledeversoare.Canaleledeversoaresuntadesea impartite incanaledeversoarecuportisifaraporti,carecorespundstructurilorfixesimobile,canaluldeversorfaraportifiinddefaptunstavilarlaoscaramaimare.

Structuriledestocarefixe,cumarfistavilarelesicanaleledeversoarefaraportiauavantajulsecuritatii,simplicitatii,intretineriiusoaresisunteficientedinpunctdevederealcostului.Cutoateacestea,elenupotreglanivelulapeisideciatatnivelulapeicatsiproductiadeenergiefluctueazainfunctiedeevacuare.

Structuriledestocaremobilecumarficanaleledeversoarepotreglanivelulapeiastfelincatramanemaimultsaumaiputinconstantincelemaimulteconditiidecurgeredeintrare.Infunctiedeconfigurareaportiisicapacitateadeevacuareacesteapotficapabilesareversesedimentulacumulatdinaval.Acestestructurisuntingeneralmaiscumpedecatcelefixe,atatdinpunctdevederealconstruiriicatsialintretinerii,sifunctionarealorestemaicomplicata.

Stavilarele potficonstruiteperpendiculare,unghiularesaulateralefatadeaxaraului.Celmaiadeseacreastastavilaruluiesterectiliniesiperpendicularapeaxaraului.Pentrunivelurirelativscazutealeapeiinaval,stavilarulcontroleazasidefinesterelatiaintrenivelulapeiinamontesideversare.Caofunctieatipuluidestavilar,seobtindiferitetipuridedeversare

Stavilarul cu creasta ascutita esteusordeconstruit si relativeficientdinpunctdevederealcostului.Deversareasaestedefinitaprinintermediulcoefici-entuluiCd.Trebuiesaseacordoatentiespecialalaformafeteidinavalapartiisuperioareastavilaruluipentruaobtineoaeraresuficientaintrepanzeledeapainferioaree(panzadeapacarecurgedeasuprastavilarului)ajetuluisistructurii.


Incazulincarepanzadeapainferioaraajetuluiselipestedestructura,vibratiilepotfitransferatedeladebitlastructura.

Stavilarul cu prag latesteadeseaaplicatpentrustructuriletemporaresaupentru structuride importanta secundara,cumarficazuldevierii temporareacurentului.Proiectareasaestesimplasieficientadinpunctdevederealcostului.Conditiilehidraulicesutdepartedeafoptime,exprimateprintr-uncoeficientdedeversarescazutsiprezentadesubpresiuniide-alungulcresteistavilaruluisipeparteadinaval.Deversareadepindedeformastructurii.

Panourile de separare ridicanivelulapeiusorinspatelestavilarulupentruaasiguraoadancimeadecvataaapeilaguradeadmisie,faraapericlitainundareaterenuluidinamonte,panouriledesepararepotfiinstalatepecreastastavilarului.Panouriledesepararesuntdeobiceiconstruitedinlemnsisustinutedearticulariprinbuloaneinglobateinracordurideotel(tevitaiateladimensiune)increastacanaluluideversor.Panourilede separare trebuie safie indepartatecumana intimpulinundatiilorasfel incatfluxuriledenivelridicatsanuinundeterenuldinamonte,ooperatiunecareinastfeldecircumstanteestedificila.Panouriledese-pararearticulatesuntoarecummaiusordeindepartat.

Stavilarele expandabile oaltametoda,capabiladeafiactionatadeladis-tantaesteceaastavilaruluiexpandabil,careutilizeazaunbalondecauciucarmatinlocdebeton,otelsipanouridelemn.

Acestaoferaoalternativapentrumaimultemetodeconventionaledecon-struireastavilarului,cuavantajeleinerentedecostinitialmic,functionaresimplasi intretineleminima. Intr-adevar stavilarele expandabile sunt porti flexibile informaunuibalondecauciucarmatumflatcuaersauapa,ancoratpeofundatie


debeton(Figura5.11)prinbuloanedeancorareincastrateinfundatie.Caoricealtapoarta,stavilarulexpandabilnecesitaunmecanismprincareestedeschisasiinchisa.Stavilarulesteridicatcandesteumplutcuapasauaersubpresiune.Uncompresordeaersauopompadeapasuntconectateprintr-oconducta,labalonuldecauciuc.Atuncicandbalonulesteumplutpoartaseridica;candestedesumflatstavilarulesteintinspefundatiesa,inpozitiecompletdeschisa.Sistemuldevineeconomicatuncicandlatimeastavilaruluiestemareinraportcuinaltimea.

Portile de siguranta-lainstalatiilemari,daruneorisilainstalatiilemici,esterecomandabilaplasareaportilordesiguranta,cumarfiaceleafurnizatedeHydro-plus2.Incazulunei inundatiimari,atuncicandapaatingeunnivelpre-stabilit,unasaumaimultedintreportiledesiguranta(practicstructuricubalamale)sevorinclinapentruamariisectiuneacanaluluicolector

Deversoare cu sifon –Alternativ,acoloundespatiuldisponibilpentrudever-sorestelimitat,poatefifolositundeversorcusifonsauundeversorput.Ambelesolutiiajutalapastrareaniveluluiapeiinamonteinlimiteinguste.Undeversorcusifonestedefaptuncanalcurbatinchis(Figura5.12).Candnivelulapeiseridicadeasupracotuluisifonului,apaincepesacurgainjoscatreconductacaincazulunuisupraplin,darnumaiincazulincarecontinuasacreascasifonulesteamor-satsisporesteconsiderabildeversarea.Deobicei,sifoanelesuntamorsatecandnivelulapeiatingesaudepasestenivelulcoroanei,darexistaproiectari incareamorsarea are loc can nivelul in amonte se ridica la o treime din inaltimea gatului.

Deversor put (sau deversor palnie) –Deversoareleputsuntrareorifolositelacentralelehidrolascaramica.DupacumseilustreazainFigura5.13,undeversorputincorporeazaopipadeintrareinformadepalniepentruasporilungimeacres-tei,otranzitielargacareseconformeazaformeipanzeideapacaincazuldeprea-plinaldeversoruluidesiuneoriesteconstruitintreptepentruaasiguraaerarea,unputverticalsiuntuneldeiesirecareuneoriareopantausorpozitvapentruaasiguracalacelalaltcapatnuestecinciodataplin.RapoarteleBirouluiAmericandeAmelioare(USBR)6si7descriuprincipiiledeproiectarealeacestordeversoare.


Stavilarul labirint –inanumiteamenajarihidroelectricemici(ex.amenajarimiciincanaluldeirigare)nuestespatiusuficientpentrulocalizareaunuistavilarconventional.Inacestecazuri,stavilareinformadeUsaulabirintajutapentruaobtineodeversaremaimarepelungimeadisponibila.

IV.6.1.3. Amenajarea pentru disiparea de energie

Deversareadinstructurilefixesaumobilementionateanteriorestedeobiceisupercriticalaevacuare.Vitezelemaridecurgeresiturbulentelepotcauzaerozi-unelabazastructurii,inspecialdacaalbiarauluinuesterezistentalaeroziune,cadeexempluincazulnisipului,argilei,nisipuluinecimentat,pietrisuluisauchiarroca fractionata.

Pentruaeviteastfeldedaune,potfiaplicatemaimultesolutiidestructura,uneledintreacesteafiindfoartecostisitoare.Solutiilecelemaidesfolositesunt:

�Bazin de linistire

�Caderecuparavanedeflectoare

�Bazin cu imersiune

�cadere in cascade

Celemaimultedintreacestestructuridisipaenergiadebituluiprinformareaunuisalthidraulic,careimprastieomarepartedinenergiepeodistantarelativmica.Proiectareasiconstruireastructurilordedisipareestedestuldecomplexasivastasicititorulesteincurajatsacontactezeinginerispecializati.Maimulteinfor-matiidetaliatepotfigasiteinVischer&Hager(1995).

LabarajeledetipRCC-cadereadeapaintrepteinavals-adoveditectuvainre-ducerea vitezelor debitului si reducerea dimensiunilor bazinelor de linistire ulterioara.

IV.6.2. Stavilarele

Transportareaapeidelaguradeadmisielacentralaenergetica(acestaestescopulstavilarului)poateapareacaosarcinausoara.Cutoateacestea,amena-jareaceamaieconomicaastavilaruluinuestesimpla.Stavilarelepotfiinstalatepestesausubpamant,infunctiedefactoricumarfinaturasoluluiinsusi,materi-alulstavilarului,temperaturilemediuluisicerinteledemediu.

Deexemplu,unstavilardinPVCcudiametrumicsiflexibil,poatefiinstalatpe


sol,urmandlinianisipuluisipietrisuluicareinconjoaraconductapentruagarantao buna izolare. conductele mici instalate in acest mod nu au nevoie de blocuri de ancorare si conexiuni de extindere.

Stavilarelemaimarisuntdeobiceiingropateatatatimpcatexistadoarunminimdeexcavareinroca.Stavilareleingropatetrebuiesafievopsitecuatentiesiinvelitepentruaprotejaexteriorulimpotrivacoroziunii,asigurareacastratulpro-tectornuestedeterioratlainstalare,intretinereaviitoareesteminima.Dinpunctdevederealmediuluisolutiaesteoptimadeoarecesolulsepoateintoarcelacon-ditiasaoriginala,sistavilarulnuconstituieunobstacolincursulvietiisalbatice.

Unstavilarinstalatdeasuprapamantuluipoatefiproiectatcusaufaracone-xiunideextindere.Variatiiledetemperaturasuntimportanteinspecialdacatur-binanufunctioneazacontinuu,saucandstavilarulesteconstruitinliniidreptesauaproapedrepte,cublocurideancoraredinbetonlafiecarecotiturasicuocone-xiunedeextinderelafiecaresetdeancore(Figura5.31).Blocurileancoreitrebuiesarezisteimpingeriistvilaruluiplusforteledefrictiunecauzatedeextindereasicontractareasa,asacaatuncicandesteposibileletrebuieplasatepestanca.

Incazul incare,datoritanaturii solului,blocurileancoreinecesitavolumemaridebeton,atuncidevindestuldecostisitoare,osolutiealternativaesteelimi-nareafiecaruialdoileablocsiatuturorconexiunilordeextindere,lasandcoturilesasemisteliber.Inacestcazestededoritsaseprevadasectiuniledreptealesta-vilaruluiinseideotel,facutesasepotriveascaconturuluiconducteisiingeneralsaacopere120degradealeradierului.Seilepotfifacutedintabladeotel,cuimpachetaredefoaiedeasbestgrafitplasateintresasiconductapentruareduceforteledefrictiune.Miscareapoatefiajustatacuconexiunideextindere,sauprinproiectareaconducteicucoturiliberesasemiste.

DacasealegeunsistemdeconductecuimbinarecucepsimufacugarnituriinelareO,atunciexpansiuneasicontractiasuntajustatedinarticulatii.

Astaziexistaogamalargadematerialepentrustavilare.Pentrucaderisidia-metremaimari,ceamaibunaoptiuneesteprobabilotelulsudatfabricat.Cutoateacesteasuntluateinconsiderareconducteledeotelsudateinformadespiraladatoritapretuluimaimic,dacasuntvalabileladimensiunilenecesare.Pentruca-deriinalte,conducteledinfierflexibilsauotelsuntpreferate,darpentrucaderilemediisimicioteluldevinemaiputincompetitiv,pentrucastaturilordeprotectieanticorozivainterrnesiexternenuscadcugrosimeapereteluisipentrucaexistaogrosimeaperetuluiminimpentruconducta.

Pentrudiametremaimici, existaooptiune intre: conductadeotel fabrica-ta,furnizatacuimbinarecucepsimufasigarniturile-Odincauciuc,careeliminasudareapeteren,saucubordurisudate,asamblateprinbuloanepeteren(Figura5.33);saubetonprecomprimat;conductecucepsimufadinfierflexibilcugarnituri;comnt-azbest;materialplasticarmatcufibredesticla(GRP);siconductadinPVC,polietilen(PE)sauplastic.ConductadeplasticPE14esteosolutiefoarteatractivapentrucaderilemedii(oconductadinPVCde0.4mdiametrupoatefifolositapanalaocaderede200m)deoareceesteadeseamaiieftina,maiusoarasimultmaiusor


demanevratdecatotelulsinunecesitaprotectieimpotrivacoroziunii.ConductelePVC15suntusordeinstalatdatoritaimbinarilorcucepsimufaprevazutecugarni-turiinelare“O”.ConducteledinPVCsuntinstalatedeobiceisubpamantcuoaco-periredeunmetru.DatoritarezistenteiscazutelaradiatiiUVelenupotfifolositelasuprafatadecatdacasuntvopsite,acoperitesaiinvelite.RazaminimadeacoperireaconducteidinPVCesterelativmare(de100deoridiametrulconductei).–sicoefi-cientulsaudeexpansiunetermicaestedecinciorimaimaredecatpentruotel.Elesuntdestuldefragilesinecorepunzatoarepentrusolulpietros.

ConductelePE16.–(polietilenacuinaltagreutatemoleculara)potfiinstalatedeasuprasoluluisipotcuprindecoturidela20panala40deoridiametruconduc-tei(pentrucoturimaiascutitesuntnecesarefitingurispecialfabricate).ConductaPEplutestepeapasipoatefitrasacucablupesectiunilungidartrebuiesafieimbinatapeterenprinsuduraprinfuziune,carenecesitaunutilajspecial.Con-ductaPEpoaterezistalainghetarealinieideconductefarasasedeterioreze,esteposibilsanufiedisponibilainmarimipeste300mmdiametru.

Stavilareledinbeton,atatprecomprimatcatsicumarerezistentalatractiu-nesauotelarmat,cuarmaturainterioarapentruapreveniscurgerilesidotatecuimbinaricucepsimufaprevazutecugarnituridecauciucconstituieoaltasolutie.Dinpacategreutatealorfacecatransportulsimanevrareasafiecostisitoare,daracestea nu sunt afectate de coroziune.

Intarileincursdedezvoltare,conductadepresiunedinlemncreozotat,cusipcidinbandadeotelesteoalternativacarepoatefifolositaindiametredepanala5.5msicaderidepanala50metres(carepotficrescutepanala120mpentruundiametrude1.5m).Avantajeleincludflexibilitateadeaseconformasolului,usurintadeafimontatepesolfaraniciopregatiredegrad,faranevoiadefitin-gurideexpansiunefaranecesitateasuporturilordinbetonsauprotectieimpotrivacoroziunii.Conductadinlemncorozatesteasamblatacusipcisibenzideotelsaucercuricarepermitsafietransportatemaiusorchiarsipeterenaccidentat.Deza-vantajeleincludscurgerile,inspecialinoperatiuniledeumplere,necesitateadeamentineconductaplinadeapaatuncicandsereparaturbina,siintretinereaconsi-derabilacumarfipulverizareadeacoperirecugudronlafiecarecinciani.Tabelul5.3 prezinta principalele proprietati alematerialului demai sus. Catevadintreacesteproprietatinusunttipice,inspecialcoeficientulvalorilorHazenWilliamscaredepindedeconditiasuprafeteiconductei.

material modulul de elasticita-te al lui young E(N/m2)E9

Coeficientuldeexpansiuneliniara

(m/m0C)E6

Rezistentaderupe-re la tractiune

(N/m2)E6

n

otel sudat 206 12 400 0.012

polietilen 0.55 140 5 0.009

clorura de polivinil(PVC) 2.75 54 13 0.009

azbociment n/a 8.1 n/a 0.011

fonta 78.5 10 140 0.014

Fierflexibil 16.7 11 340 0.013


iV.7. Echipament electromecanic

IV.7.1. Centrala energetica

Laoamenajarehidroelectricamica rolulcentraleielectriceestesaprote-zejeechipamentulcaretransformaenergiapotentialaaapeiinelectricitate,deintemperiilevremii.Numarul,tipulsienergiaturbo-generatoarelor,configurareaacestora,cadereaamenajariisigeomorfologiaamplasamentuluideterminaformasi dimensiunea cladirii.

Asacumseprezintainfiguriledemaijos,urmatorulechipamentvafiexpuslacentralaelectrica:

�palnie de turnare sau valva

�turbina

�Multiplicatordeviteza(dacaestenecesar)

�generator

�Sistem de control

�Condensator,instalatiededistributie

�Sistemedeprotectie

�alimentare de urgenta dc

�transformatoare de curent si retea

�etc.

figura de mai jos este o vedere schematica a unei centrale energetice interi-oaracuintrareintegrataadevcatapentruamenajarilecucaderemica.Fundatiaesteparteastavilaruluisireprezintaputereadeintraresigratarulderetinere,turbinaKaplancuaxaverticalacuplatalagenerator,conductadeadmisiesicana-luldeevacuare.Echipamentuldecontrolsitransfromatoriideevacuaresuntloca-lizate in avancamera generatorului.

Pentru adiminua impactul asupramediului centrala energeticapoatefi intotalitate scufundata. in acest fel nivelul de sunet este redus in mod sensibil si impactulvizualestenul.


Inamenajarile cucaderemica simedie, centraleleenergetice suntmaiconventionale(asevedeafigurademaisus)cuointrarepentrustavilarsiuncanaldeevacuare.Desinuesteunlucrucomun,acesttipdecentralaenerge-ticapoatefisubpamant.

Centralaenergeticapoatefi labazaunuibarajexistent,undeapa sosesteprintr-unturnexistentdecaptaresauevacuareaflatpefund.Figura1.4incapi-tolul1ilustreazaoasemeneaconfiguratie.

Dupacumvomvedeaincapitolul6.1.1.2,anumiteconfiguratiideturbineper-mitpentruintreagainfrastructura,sasedispenseze,sausareducainglobandnumaiechipamentuldecontrolsidistributie.Integrandturbinasigeneratorulintr-osinguraunitatehidroizolantacarepoatefiinstalatadirectpedeschidere inseamnacanuestenecesaraocentralaenergeticaconventionala(unitatiderezervorsisifon).

IV.7.2. Turbine hidraulice

Scopuluneiturbinehidrauliceestetransformareaenergiapotentialaaapeiinenergierotationalamecanica.Desiacestacestmanualnudefinesteorientarilepentruproiectareaturbinelor(unrolrezervatfabricantilordeturbine)estenece-sarsaseprevadacatevacriterii inghidareaalegeriiturbineiadevcatapentruoanumitaaplicatiesichairsasefurnizezeformulecorespunzatoareindetermina-readimensiunilorsaleprincipale.Acestecriteriisiformulesebazeazapelucra-rileefectuatedeSiervosiLugaresi,SiervosiLeva,LugaresisiMassa,AusterresiVerdehan,GiraudsiBeslin,Belhaj,Gordon,SchweigersiGregorandsialtele,careprevad o serie de formule prin analizarea caracteristicilor turbinelor instalate.Estenecesarsasubliniemcaniciorecomandarenuestecomparabilacuceaafa-bricantului,sioricedezvoltatortrebuiesaseadresezefabricantuluidelaincepu-tuldezvoltariiproiectului.

IV.7.2.1. Tipuri de configurare

Energiapotentialadinapaestetransformatainenergiemecanicainturbina,decatreunulsaudouamecanismefundamentalediferite:


�Presiuneaapeipoateaplicaofortapesuprafatapaleteiderotor,caresca-deintimpcetreceprinturbina.Turbinelecareopereazainacestmodsuntnumiteturbinecureactie.Carcasaturbinei,curotorulcompletscufundatinapa,trebuiesafiesuficientdeputernicasarezistelapresiuneadeope-rare.TurbineleFrancissiKaplanturbinesapartinacesteicategorii.

�Presiuneaapeiestetransformatainenergiecineticainaintedeaintrainrotor. energia cinetica este sub forma unui jet de mare viteza care loveste cupele,montate la periferia rotorului.Turbinele care opereaza in acestmodsuntdenumiteturbinecu impuls.Ceamaiuzualaturbinacu impulseste pelton

IV.7.2.2. Turbine cu impuls

A. Turbinele Pelton

TurbinelePeltonsuntturbinecuimpulslacareunulsaumaimultejeturiiz-besteoroatacarearelaperiferieunmarenumardecupe.Fiecarejeteliberea-zaapaprintr-uninjectorcareareovanaacicularapentruacontrolacurgeriile(figura6.4).Suntfolositenumaipentrucaderimaridela60mpanalamaimaride1000m.Axeleinjectoarelorsuntinplanulrotorului.Incazuluiuneioprirideurgenta(ex.incazulrespingeriisarcinii),jetulpoatefideviatprintr-undeflectorastfelincatsanuizbeascacupelesirotorulsanupoataatingevitezadefuga.Inacestmodvanaacicularapoatefiinchisafoartelent,astfelincatsuprapresiuneacreatainreteauadeconductesafiementinutalaunnivelacceptabil(max1.15presiunestatica).


Caoriceenergiecineticacareparasesterotorulestepierdura,toatecupelesuntproiectatesamentinavitezeledeiesirelaminim.

TurbinelePeltoncuunulsaudouajeturipotaveaaxeorizontalesiverticale.Numarulmaximdeinjectoareeste6(neobisnuitinhidrocentralelemici).

Rotorulturbineiestecuplat,deobicei,directlaputulgeneratoruluisivafipesteniveluldinaval.

EficientauneiturbinePeltonestebunadela30%la100%dindebitulmaximpentruturbinacuunjetsidela10%la100%pentruunamultijet.

B. Turbinele Turgo

TurbinaTurgopoatefunctionasubocaderecarevariazadela50-250m.CasiturbinaPelton,esteoturbinacuimpuls,desicupelesaleauformediferitesijetulapeilovesteplanulrotoruluilaununghide20º.Apaintrainrotorprintr-oparteadisculuirotoruluisiieseprincelalalt.Poatefunctionaintre20%si100%dindebitulmaximproiectat.

Eficientaestemaimicaca la turbinelePelton siFrancis. IncomparatiecuPelton,turbinaTurgoareovitezarotationalamaimarepentruaceeasicaderesidebit.TurbinaTurgopoatefioalternativalaturbinaFrancisatuncicanddebituldiferaputernicsauincazulstavilarelorlungi,intimpcedeflectorulpermiteevita-reavitezeidefugaincazulrespingeriiincarcaturiisirezultandlovituradeberbeccareaparenumailaturbinaFrancis.

C. Turbinele Cross-flow

Aceastaturbinacuimpuls,denumitasiBanki-MichellestefolositapentruogamavariatadecadericareledepasescpecelealeturbinelorKaplan,FrancissiPelton.Poateoperacucaderiintre5si200m.

Apaintrainturbina,directprinunasaumaimultepalelocalizateinamontederotorsiiltraverseazaindoitimpiinaintedeaparasiturbina.Acestdesignsim-pluesteieftinsiusordereparatincazulincarerotorulserupedatoritapresiunilormecanice.TurbineleCross-flowauoeficientascazutaincomparatiecualteturbinesitrebuieluatainconsiderarepierdereaimportantadecaderedatoritadistanteidintre rotor si nivelul din amonte atunci cand este vorba de caderi medii sau mici.


Maimult,caderilemarialerotoarelorcross-flowpotaveaanumiteproblemecufiabilitateadatoritapresiuniimecanicemari.Esteoalternativainteresantaatuncicandexista suficientaapa,nevoidefinitedeenergie siposibilitatide investitiescazute,cumarfiprogrameledeelectrificarerurala.

IV.7.2.3. Turbinele cu reactie

A. Turbinele Francis

TurbineleFrancissuntturbinecureactie,cupaleperotorfixesipaletecu-lisantedeghidarereglabile,folositepentrucaderimedii.Inaceastaturbinaesteintotdeaunaradialadarevacuareaesteaxiala.Fotografia6.3prezintaoturbinaFranciscuaxaorizontala.Aplicareaacestorapeterenestepentrucaderidela25la350m.CasiincazulturbinelorPeltons,turbinelepotaveaaxeverticalesiori-zontale,aceastaconfiguratiefiindcomunapentruhidrocentralelemici.

TurbineleFrancispotfifixatepeuncanaldeschissauatasatelaunstavilar.Aufostfolositepentrucaderimicisicanaledeschise,inzilelenoastreturbinaKaplanasigura o solutie economica si tehnica mai buna in aceste centrale energetice.

Apaintrainturbinaprincarcasaspiralacareesteproiectatasapastrezevi-teza tangentiala constanta de-a lungul sectiunilor consecutive si sa o distribuie catreperiferiecatredistribuitor.Dupacumseprezintainfigura6.9,aceastaareopaletaculisantadeghidaremobila,acareifunctieestesacontrolezedebitulcareintrainturbinasisaadaptezeunghiuldeintrarealcurentuluiinunghiurilepale-lorrotorului.Eleserotescinjurulaxelorlorprinmiredelegaturaatasatepeuninelmarecaresincronizeazamiscareapalelor.Elepotfifolositepentruainchidecurgereacatreturbineincazulsituatiilordeurgenta,desifolosirealornuexcludeinstalareaunuirobinetfluturelaintrareainturbina.Rotorultransformaenergiahidraulica in energie mecanica si o intoarce axial catre tubul de admisie.

Rotoarelehidromicisuntfabricatedeobiceidinpieseturnatedinotelinoxi-dabil.Uniifabricantifolosesccofrareinaluminiubronzsaupalesudatecaresuntcuplate,ingeneral,laaxulgeneratorului.

Tubuldeadmisiealturbineicureactieurmaresterecuperareaenergieicine-ticecareincaramaneinapacareparasesterotorul.Datoritafaptuluicaaceastaenergieesteproportionalacupatratulvitezei,unuldintreobiectiveletubuluide


admisieestesareducavitezadeevacuaredinturbina.Untubdeadmisieeficientaraveaosectiuneconica,darunghiulnupoatefipreamare,altfelaravealocse-parareadebitului.Unghiuloptimestede7ºdarpentruareducelungimeatubuluideadmisie,siprinurmarecostul,uneoriunghiurilesuntcresutepanala15º.

Cucatcadereaestemaimicacuatatestemaiimportanttubuldeadmisie.Deoarececaderilemiciimplicaintotdeaunaoevacuarenominalamare,vitezaapeicareramaneinguradeiesirearotoruluiestefoarteimportanta.Sepoateintelegefoarteusorcapentrudiametrulunuirotorfix,vitezavacrestedacadebitulcreste.

B. Turbinele si elicele Kaplan

TurbinelesieliceleKaplansuntturbineaxialecureactie;ingeneralfolositepentrucaderidela2ls40m.TurbinaKaplanarepalelerotoruluireglabilesipotaveasaunupaleteculisabiledeghidare.Dacaambelepalesipaleteleculisabiledeghidaresuntreglabileestedescrisaca„dublureglata”.Dacapaleleculisabiledeghidaresuntfixeatuncieste„unicregulata”.Turbinelekaplancupalederotorfixesenumescturbinehidrauliceelicoidale.Elesuntfolositeatatpentrudebitsicadereconstanta,ceeaceesteocaracteristicacarelefaceneobisnuiteinamena-jari hidroenergetice mici.

Dublareglarepermite,oricand,adaptareacuplariirotoruluisiapalelorcu-lisante de ghidare culisabile la orice cadere sau variatie de curgere. turbina este ceamaiflexibilasipermiteobunaadaptarelafluxuldisponibilvariabildarestemaiputinflexibilaincazuluneivariatiiimportantedecadere.Elepotfunctionaintre30%si100%dincurgereamaximproiectata.

TurbinadublureglataKaplanesteunutilajverticalaxialcuocarcasaspiralasioconfiguraredepaleculisabiledeghidareradiala.Curentulintrainmodradialsifaceointoarcereinunghidreptinaintedeaintrainrotorintr-odirectiaaxiala.Sistemuldecontrolesteproiectatastfelincatvariatiaunghiuluipaleiestecuplata


lapaleleculisantedeghidarefixatepentruaobtineceamaibunaeficientaintr-ogamavariatadedebitesicaderi.Palelesepotinvarticuturbinainfunctionare,princonexiunilaaxulverticalcarealunecaininteriorulcavitatiiturbineiaxiale.

UnitatiletubularesuntderivatedelaturbineleKaplan,cugeneratorulcarecontinut intr-un bulb hidroizolat scufundat in curent. figura 6.13 ilustreaza o tur-binalacaregeneratorul(sitransmisia,dacaestenecesar),racitprinaerpresuri-zat,estedepozitatinbulb.Numaicablurileelectrice,protejatecorespunzator,iesdin bulb.

TurbineleKaplansuntcusigurantautilajelecarepermitcelmaimarenumardeconfiguratii.Selectiaestecritica,inspecial,incazulamenajarilorcucaderemicaunde,pentruafiprofitabile,trebuiemanevratedebitemari.Atuncicandsestudiazaamenajaricucadereintre2si5m,launcurentintre10si100m3/sec,suntnecesarerotoarelecu1.6-3.2m,cuplateprintr-unmultiplicatordevitezalaungenerator.Conductelehidrauliceingeneralsiinspecialprizeledeapasuntmarisinecesitalucraricivileelaboratelauncostcaredepasestecostulechipa-mentul electromecanic.

Pentruareducecostulgeneral(lucraricivileplusechipament)simaipreciscostullucrarilorcivile,maimulteconfiguratiiconceputeinziuadeazisuntconsi-derate clasice.

Configuratie FluxSistem de inchidere

Multiplicator de viteza

VerticalaKaplan radial Clapetaglisanta paralela

Sifonverticalsemi-Kaplan radial Sifon paralela

Sifoninverssemi-Kaplan radial Sifon paralela

Sifoninclinatsemi-Kaplan axial Sifon paralela

KaplanS axial Clapetaglisanta paralela

UnghiinclinatdreptKaplan axial Clapetaglisanta conica

Kaplanineroziune axial Clapetaglisanta paralela

Sifoanelesuntfiabile,economicesiprevinvitezadefugaaturbinei,cutoateacesteaelesuntzgomotoasedacanusuntluatemasurideprotectiepentruaizolapompadeaspiratiesivalveleintimpuloperatiunilordeoprirepornire.Chiardacanuestecerutapentrufunctionareanormala,esteputernicrecomandataevitareapornirii neintentionata a turbinei datorita unei variatii puternice a nivelelor inamontesiinaval.Incazuluneiastfeldeproblema,turbinavaatingevitezemarisioperatorulnuvaaveamijloacelepentruaoopri.Osolutielaaceastaproblemaestefolosireaportiisegmentabarajelor.

Centralele energetice subterane sunt celemai bune pentru reducerea im-pactuluisonicsivizual,darviabilenumaicuunS,ounitatedeunghidreptsauoconfigurareacavitatii.

Multiplicatoruldevitezapermiteutilizareaunuigeneratorstandarddeobi-


ceila750sau1000rpm,careestefiabil,compactsiieftin.ConfigurareaSdevinefoartepopulara,cutoateacesteaundezavantajesteacelacaaxaturbineitrebuiesatraversezefieintrareasauconductadeevacuarecuconsecintedepierderedecadere.Esteutilizatainspecialpentrucaderimediisi/sauamenajarihidroener-getice cu stavilar.

Configurareacavitatiiareavantajulunuiaccesusor la toatecomponenteleechipamentului,inspecialcuplareaturbineisiamutiplicatoruluideviteza,multi-plicatoruldevitezainsusisigeneratorul,ceeacefaciliteazainspectiaintretinereasi repararea.Aceasta configurare este populara pentru caderimici si deversarimaricarepermitrotoruluiundiametrumaimarede2m.

PentruaceleasimotivecasilaturbineleFrancis,turbineleKaplanstrebuiesaaibauntubdeadmisie.Datoritacaderilormici,energiacineticaestefoarteimpor-tantasicalitateaacesteipartiaturbineinutrebuieneglijata.


IV.7.3. Generatoarele

generatoarele transforma energia mecanica in energie electrica. desi majo-ritateasistemelorelectricetimpuriiaufostvarietateadirectadecurentcaresasepotriveascasistemelorelectricecomerialetimpurii,inzilelenoastrenumaigene-ratoareledecurentalternativtrifazicsuntfolositeinpracticanormala.Infunctiedecaracteristicilereteleifurnizate,producatorulpoatealegeintre:

�Generatoare sincrone: acesteasuntechipatecuunsistempermanentdeexcitaremagnetsaucuDCelectric(rotativsaustatic)asociatcuunregula-tordetensiunepentruacontrolatensiuneadeiesireinaintecageneratorulsafieconectatlaretea.Elefurnizeazaenergiareactivacerutadesistemulenergetic atunci cand generatorul este conectat la retea. generatoarele sincronepotfunctionaizolatdereteasipotproduceenergiedeoareceex-citareanuestedependentaderetea

�Generatoarele asincrone: acesteasuntsimplemotoareasincroneinfasura-teinscurtcircuitfaraposibilutateadereglareatensiuniisifunctionarealao viteza direct relationata cu frecventa sistemului. ele isi atrag curentul de excitatiedelaretea,absorbindenergiareactivaprinpropriulmagnetism.Adaugareauneibateriidecondensatoarepoatecompensapentruenergiareactivaabsorbita.Elenupotgeneraatuncicandsuntdeconectaredelareteadeoarecesuntincapabilesaisifurnizezepropriulcurentdeexcitare.Cutoateacestea,elesuntfolositeinaplicatiiindependentecaosolutieief-tina atunci cand cantitatea necesara de electricitate nu este foarte mare.

Sub1MW,generatoarelesincronesuntmultmaiscumpedecatceleasincronesisuntfolositeinsistemedeenergieincarecapacitateageneratoruluireprezintaoproportiesubstantialaaincarcaturiisistemuluideenergie.Generatoareleasincronesuntmaiieftinesisuntfolositeinretelestabileundecapacitatealoresteoproportienesemnificativaaincarcaturiisistemuluideenergie.Eficientaartrebuisafiede95%pentruunutilajde100kWsipoatecrestelao97%spreocantitatedeenergiede1MW.Eficacitatilegeneratoarelorsincronesuntusormaimari.Ingeneral,atuncicandenergiadepasesteanumiteMVAesteinstalatungeneratorsincron.

Recent,sistemecuvitezavariabilasifrecventaconstanta(VSG),incarevi-teza turbinei este permisa safluctueze, in timp ce tensiunea si frecventa suntmentinute constante si nedistorsionate, au devenit disponibile. Convertorul defrecventa,careestefolositpentruaconectageneratorulprintr-oconexiuneDClareteasepoatechiar„sincroniza”cureteauainaintecageneratorulsainceapasaseroteasca.Acestaabordareesteadeseapropusacamasuradeimbunatatireaperformantelorsireducereacostului.Cutoateacesteanusepoatefirealizatanicioreduceredecostprinfolosireaturbinelorhidrauliceelicoidale,dacaregula-torulrotoruluiestenumaiinlocuit.Esteposibil,deasemenea,imbunatatireapro-cuctieiincomparatiecuturbinaKaplancudublareglare.Existatotusioseriedecazuriincarevitezavariabilaaoperariiesteosolutieadecvata,ex.atuncicandcaderilevariazasemnificativ.


Tensiuneadeoperareageneratorului crestecuenergia.Tensiunile standardde400Vsau690Vpermitutilizareatransformatoarelordedistribuirestandardcatransformatoaredeiesiresiutilizareacurentuluigeneratpentruaalimentasistemuldeenergiealcentralei.GeneratoareledecativaMVAsuntproiectate,deobiceipen-trutensiunimaimarideoperarepanalacativakVsiconectatelareteafolosinduntransformatorpersonalizat.InacestcazestenecesaruntransformatorindependentHT/LTpentrufurnizareadeenergieauxiliarapentruenergiacentralei.

IV.7.4. Controlul turbinei

Turbinele suntproiectatepentruoanumitacaderesievacuareneta.Oricedevieredelaacestiparametritrebuiecompensataprindeschidereasauinchidereadispozitivelordecontrolcumarfiportilevana,vanele,pentruamentinefieener-giadeiesire,nivelulsuprafeteiapeilaguradeadmisie,sauevacuareaconstantaaturbinei. Inamenajarileconectatelaoreteaizolata,parametrulcaretrebuiecontrolatestecelalvitezeiturbinei,carecontroleazafrecventa.

Intr-unsisteminafararetelei,dacageneratorulestesuprasolicitatturbinaincetinestesiprinurmareestenecesarunfluxdeapapentruaseasiguracatur-binanuseblocheaza.Incazulincarenuexistasuficientaapapentruacestlucrufieopartedinincarcaturatrebuieeliminatasauturbinavatrebuiesaseinchida.Inschimbdaca incarcaturascadeatuncifluxul turbineiestescazutsaupoatefimentinut constant si extra-energia este varsata intr-o sarcina electrica constanta conectata la terminalele generatorului.

Inprimaabordare,reglareavitezei(frecventei)estenormalindeplinitaprincontrolulfluxului;deindataceodeschidereaportiiestecalculata,actuatorulofe-rainstruireanecesaracatreservomotor,careducelaoprelungiresauretragereatijei.Pentruaseasiguracatijaatingepozitiacalculata,seprevedeautocontrolulactuatoruluielectroni.Acestedispozitivesuntnumite„regulatoaredeviteza”.

Inadouaabordaresepresupuneca, la incarcaturamaxima,fluxsicadereconstanta,vafunctionallavitezaproiectata,astfelmentinandintreagaincarca-turade lagenerator;acestava functiona lavitezaconstanta.Daca incarcaturascadeturbinavatindesaisicreascaviteza.Unsenzorelectronic,caremasoarafrecventa,detecteazadeviereasiunguvernatordesarcinaelectricieftinsifiabil,comutaperezistentapre-setatasimentineastfelpreciziafrecventeisistemului.

Regulatoarelecareurmeazaprimaabordarenuaulimitadeenergie.Regula-toareleElectricedeSarcina,carefunctioneazainconformitatecuadouaabordarerareoridepasesccapacitateade100kW.

IV.7.4.1. Regulatoare de viteza

Unregulatoresteocombinatiededispozitivesimecanisme,caredetecteazadeviereavitezeisiotransformaintr-oschimbareinpozitiaservomotorului.Unele-mentdesesizareavitezeidetecteazadeviereadelapunctulstabilit;acestsemnal


dedeviereestetransformatsiamplificatpentruaexcitadispozitivuldeactiona-re,hidraulicsauelectric,carecontroleazadebituldeapainturbina.LaturbinaFrancis,undeexistaoreducereindebitulapeitrebuierotiteportilevana.Pentruasta,estenecesarunregulatordeenergiepentruadepasi fortelehidraulicesifrictionalesipentruamentineportilevanaintr-opozitiepartialinchisasausaleinchidacomplet.

Maimultetipurideregulatorisuntdisponibilevariinddelaceledemodave-chepurmecanicilaceimecanici-hidraulicilaelectrici-hidraulicisimecanici-elec-trici.Regulatorulpurmecanicestefolositlaturbinedestuldemici,deoarecevalvade control a acestuia este usor de folosit si nu necesita un efort mare. regulatorii folosesc mecanism de masa centrifug actionat de axul turbinei. iesirea de la acest dispozitiv-axacentrifugascadesaucresteinconformitatecuvitezaturbinei-ac-tioneaza direct valva localizata la intrarea in turbina.

IV.7.5. Echipament de aparataj electric de conexiuni

in multe tari reglementarile furnizarii cu electricitate creaza o obligatie le-galaasuprautilitatilorelectricepentruamentinesigurantasicalitateafurnizariicuelectricitateinlimiteledefinite.Producatorulindependenttrebuiesaoperezecentralasainasafelincatutilitateasafiecapabilasaisiindeplineascaobligatiile.Prinurmarediferitedispozitiveelectriceasociatesuntnecesareininteriorulcen-traleienergeticepentrusigurantasiprotectiaechipamentului.

Aparatajul trebuie instalat pentru a controla generatoarele si pentru a leintegrainreteasauinincarcaturaizolata.Trebuiesafurnizezeprotectiepentrugeneratoare,transformatorulprincipalsitransformatorulpentruserviciiinterne.Intrerupatorulgeneratoruluiestefolositpentruaconectasideconectagenerato-ruldelareteauadeenergie.Atattransformatoareledeforta(PT)catsitrans-formatoarelecucurent (CT)sunt folositepentruatransformatensiuni inaltesicurentilanivelurimaimanevrabilepentrumasurare.Echipamentuldecontrolulalgeneratoruluiestefolositpentruacontrolatensiuneageneratorului,factoruldeenergiesiintrerupatoarele.

Protectiageneratoarelorasincronetrebuiesaincluda,printrealtedispoziti-ve:releucurentdeintoarcerecaresaofereprotectieimpotrivaputeriiexcesive;relee de curent diferential impotriva greselilor interne la bobina generatoruluistatornic; releudecurentde fugacare saasigure sistemulde recuperareca siprotectia generatorului curentde fuga, etc. Protectia generatorului deenergieincludereleedesupra-curentinstantaneesiunreleudesupra-curentsincronicatpentruaprotejatransformatorulprincipalatuncicandsedetecteazaodefectiunelasistemsauapareodefectiuneinternalatransformatoruldeenergieprincipal.

Producatorulindependentesteresponsabilpentrulucrariledeimpamantarelainstalatiasa.acesteatrebuieproiectateinacordcuutilitatilepublice.Lucra-readeimpamantarevafidependentadeunnumardeunitatiinuzsidemoduldefunctionaresioperareasistemuluiproducatorului.


Echipamentuldemasuraretrebuieinstalatlapunctuldefurnizarepentruainre-gistra masuratorile in conformitate cu cerintele de furnizare a energiei electrice.

Inparteacutensiuneinaltaexistaunintrerupatorsiuncomutatordeliniediscontinuu–combinatcuuncomutatorculegarelapamant–pentruadeconectaunitateadegeneraresitransformatorulprincipaldelaliniadetransmisie.Masu-ratorilesuntrealizateprinP.TsiC.T.coresunzator.Unintrerupatordegeneratoreste incluscaoextraprotectiepentruunitateadegenerare.Un transformatorasiguraenergiapentruoperareaportilorguriideadmisie,avalvelordeinchidere,servomotoarelor,compresoarelorcuuleietc.inserviciulcentralei.

Estedeasteptatocomplexitatemaimareinstatiilemultiuzundeflexibilita-teasicontinuitateaserviciilorsuntimportante.

IV.7.6. Control automat

Amenajarilehidromicisuntinmodnormalnesupravegheatesioperateprin-tr-un sistem de control automat. deoarece nu toate centralele energetice sunt la fel,esteaproapeimposibilsasedetermineextindereaautomatizariicaretrebuieinclusaintr-unsistemdat,daranumitecerinteauoaplicaregenerala:

Sistemultrebuiesaincludareleelesidispozitivelenecesarepentrudetecta-readisfunctionalitatiidenaturaserioasasidupaaceeasaactionezeprinaducereaunitatii sau a intregii centrale la o conditie de de-energizare sigura

Dateoperationalerelevantedesprecentralatrebuiecolectatefacutedisponi-bileimediatpentruluareadedeciziideoperaresistocareinbazadedatepentruevaluareaviitoareaperformanteicentralei

Unsistendecontrolinteligenttrebuieincluspentruapermiteoperareainte-gralaacentraleiintr-unmediunesupravegheat

Trebuiesafieposibilsaseaccesezesistemuldecontroldelaolocatieinde-partatasisasesuprareglezeoricedeciziiautomate

Sistemultrebuiesafiecapabilsacomunicecatreunitatisimilare,inamontesiinaval,inscopuloptimizariiprocedurilordeoperare

Anticipareadefectiuniiconstituieunaccesoriualsistemuluidecontrol.Utili-zandunsistemexpert,alimentatcudateoperationaledebaza,esteposibilsaseanticipezedefectiunileinaintecaelesaaparasisaseiadeciziidecorectareastfelincat defectiunea sa nu aiba loc.

Sistemul trebuie sa fie configurat pemodule, unmodul de conversie ana-log-digitalpentrumasurareaniveluluiapei,pozitiaportiivana,unghiurilepalelor,temperaturileenergieideiesireinstantanee,etc.unmoduldeconversiedigital-analog saactionezevalvelehidraulice,aparatul inregistratorcubanda,etc.unmoduldemasurarepentruamasurapulsurilekWh,pluvimetru,etc.siunmodul„inteligent”telemetrucaresaasigureinterfatapentrucomunicarileinafaraam-plasamentului,vialiniidetelefondial-up,conectareradiosaualtetehnologiide


comunicatii.Acestsistemmodularestecorespunzatorpentrudiferitecerintein-talnitelacontrolulhidroenergetic,sipermitestandardizareasistemelehardwaresisoftware.Rerducereacostuluisepoaterealizaprinutilizareaunuisistemstan-dardsisoftware-ulmodularpermiteintretinereausoara.

Sistemeledecontrolautomatpotreduce,inmodsemnificativcostuldeproduc-tiealenergieiprinreducereaintretineriisicrestereafiabilitatii,intimpulfunctiona-riiturbinelesuntmultmaieficientesiproducmaimultaenergiedinapadisponibila.

Odatacudezvoltareaimensaacomputerelordebirou,preturileacestorasuntacumfoartescazute.Multiproducatorifurnizeazasistemedeachizitiedatestan-dardizate.Echipamenteperifericeieftinesinoisunt“controlorii”-careajutalamonitorizareasi inlocuireaechipamentuluidecontrol incazdedefectiuneestesuntdisponibilisiusordeintegratlapreturimici.Tehnicideprogramaregraficaimbunatatitaasistadesfasurareadesoftwareusordefolositcuinterfetegraficedeutilizator.Datoritadezvoltariirapideatehnologiilordigitale,diferenteleintreplatformelehardwarecumarfiPLC-urile,micro-controloriisiindustrialPC-urilor,disparpentruoperator.

IV.7.7. Echipament electric auxiliar

IV.7.7.1. Transformator pentru servicii interne

consumul de electricitate incluzand iluminatul si auxiliare ale centralei me-canicepotnecesitadela1la3%dincapacitateacentralei,procentulmaimarefiind aplicabil lamicrohidrocentrale (maimici de 500 kW). Transformatorul depentruserviciiinternepoatefiproiectatpentrualuainconsiderareacestesarciniintermitente.Dacaesteposibil,douafurnizarialternative,cucomutareautomata,artrebuisasefoloseascapentruaasiguraserviciulincentralanesupravegheata.

IV.7.7.2. Control al furnizarii de energie DC

Ingeneralserecomandacacentralelecontrolatedeladistantasafieechipa-tecufurnizaredeenergiedeurgentade24VDCdelaobateriepentruapermitecontrolulcentraleipentruinchideredupaodefectiunelareteasicomunicareacusistemulinoricemoment.Capacitateadeunamperpeoratrebuiesa,incazdepierderesauschimbdecurent,asigurecontrolcompletpentruperioadanecesarapentruactiuneadecorectare.

IV.7.7.3. Inregistrari bief amonte si bief aval

Intr-ohidrocentrala,trebuieprevazutedispozitiipentruinregistrareaatatabiefuluiamontecatsiceaabiefuluiaval.Celmaisimplumodestesasefixeze,inmodsigurincurent,unpanoumarcatcumetrisicentimetriinstiluiuneimire


cunivela,oricumcinevatrebuiesaobservesisainregistrezefizicmasuratorile.Incazulcentralelorenergeticeprevazutecucontrolautomatceamaibunasolutieesteutilizareaconvertizorilorconectatilacalculatorprinechipamentuldeachizi-tionare a datelor

in zilele noastre unitatile de masurare-un senzor- inregistraza variabila de masuraresiotransformainsemnalcareestetransmiscatreunitateadeprocesare.Senzoruldemasurareatrebuiesafirintotdeaunainstalatlaloculmasurarii,acoloundenivelultrebuiesafirmasurat.–Deobiceisupusconditiilorduresiaccesuluidificil-intrucatunitateadeprocesareestedeobiceiseparatasiamplasataintr-unmediubineprotejatusoraccesibilpentruoperaresiserviciu.

Existaogamalargadesenzorifiecarefolosindovarietatedeprincipiidemasu-rare.TrebuiesaserealizezecapunctulniveluluidemasuraretrebuiesafieselectatcuatentiepentruareprezentaintregulbiefamonteinconformitatecuprincipiulBernoulli,oschimbareavitezeicurentuluicauzeazaoschimbareinpresiuneadina-micasiinconsecintainnivelulaparentalapeidupacumestemasuratdesenzoruldepresiune.Dacamasurareaamplasamentuluiestelocalizatainstructuriledeintraresiiesire,acoloundepotapareavitezedecurentridicate,masurareavadarezultatefalse.Senzoruldenivelpoatetransmitesemnalulprinutilizareametodeihidrosta-tice(figura6.36a)sametodapneumatica(bule)(figura6.36b).Incazulprimeime-todetrebuieavutagrijapentrucatoatetuburilepentrutransmisiapresiuniisafiedimensionatesiplasateastfelincatsanufieblocatesisanusepermitaacumulareadeaer.Incazulceleide-adouametoda,orificiulsenzoruluiestelocalizatmaijosdecatnivelulcorespunzatorlaincepereamasurarii,siapanupoatepenetrasinusepoateadunainlinii.Insolutiaprezentatainfigura6.36a),materialulplutitorpoatedeteriorainstrumentul.Ceamaibunasolutieesteasamblareaascunsaapartilorinperetedupacumsearatainfigura6.36b)sic).

Fig. 6.36

IV.7.7.4. Statie electrica de exterior

Asanumitulsistemapa-cabludeobiceistatiaelectricadeexterior.Unintre-rupatortrebuiesaseparecentralainclusivtransformatoruldemultiplicaredelareteaincazdedefectiunilacentralaenergetica.MasurarilePTsiCTpentruforkWhsikWsuntmontate,deobicei,lastatiaelectricadeexterior,lalegaturadin-


tre conductorii de iesire si linia de deconectare cu reteaua. in zone cu sensibilitate de mediu ridicata centrala electruica de exterior este inclusa in centrale energe-tica,sicabluriledetransmisietrecde-alungulstavilarului.Paratraznetelepentruprotectieimpotrivasocurilordetensiunepeliniesauafulgerelorinreteauadinaproprieresuntmontateinstructurastatieielectricedeexterior.


Capitolul V Impactulasupramediuluiinconstruireacentralelor

hidroelectrice

V.1. Acord

„ATREIACONFERINTAAPARTILORLACONVENTIA-CADRUASTATELORUNITEASUPRASCHIMBARILORCLIMATICE”aavutloclaKyotoinDecembrie1997.AceastaafostadouainitiativadupaistoricaConferintadelaRioasupraMediuluisiDez-voltariiinIunie1992.Chiarmaidevreme,UniuneaEuropeanaarecunoscutnece-sitateaurgentadeaabordaproblemaschimbarilorclimatice.“Carteaalbapentruostrategiesiunplandeactiunecomunitarintitulat:“Energiepentruviitor:surseregenerabiledeenergie”afostulterioeelaboratoferindunimportantpasinainte.

Inceledinurma,“Directiva/77/ECaParlamentuluiEuropeansiaconsiliuluidin27septembrie2001asuprapromovariienergieiprodusadinsursedeenergieregenerabile pe piata interna de electricitate” stabileste obiective comunitareclare. a fost declarat obiectivul orientativ global de 12% re din consumul brut de energiecasnicapanain2010.PentruaatingeacestobiectivambitiostoateSta-telor membre li s-a cerut sa stabileasca o serie de obiective natinale orientative pentruconsumuldeelectricitateproducdinsurseregenerabile.

UnstudiustrategicpentrudezvoltareaMicrohidrocentralelorinUniuneaEuro-peana:“VarstaalbastrapentruoEuropaVerde”afostfinalizatin2002sioferaunstudiuinteresantdesprepotentialulMicrohidrocentralelorprindiferiteabordari.TarileUniuniiEuropeneestimeaza, incadrulconstrangerilordemediusiecono-mice,ocrestereacapacitatiide1111MWprinactualizareacentralelorexistente(productieanualade4518GWh)siocrestereincapacitatea4828MWprinrealiza-reanoilormicrohidrocentrale(productieanualade19645GWh).

Potentialultehniccudoarconstrangeriledeordintehnicarreprezentaodu-blare a cifrelormentionatemai sus: 2080 MW (8100 GWh/an) prin actualizarecentralelor existente si 9615 (38058GWh/y) prin noi centrale ar putea fi atinsteoretic.Realizareaobiectivului„teoretic”objective(46158GWh/an)vaimplicao reducere anuala de 20 de milioane de tone de emisii de co2pebazauneivalori

Impactul asupra mediului in construirea centralelor hidroelectrice 75

prudentiale(centralepebazadegaz)de0.43kgCO2/kWh.

Cutoateacestea,intendinteleactualeobiectivuldemaisusnuvafinuvafiatinsatattimpcatprocedurileadministrativedeautorizareautilizariiapeinusunt accelerate. Sute, daca numii, de cereri de autorizare sunt in asteptareaaprobarii,intarziereafiindcauzatainprincipaldeconflictulperceputcumediul.Anumiteagentiidemediuparsajustificesaucelputinsascuze-aceastablocadapemotivelegatedecapacitateredusaacentralelormici.Paresasefiuitatca,prindefinitie,energiileregenerabilesuntdescentralizatesicainprezentnumaimicroghidrocentralelesiturbineleeolienepotcontribuisemnificativlaproductiade electricitate din surse regenerabile.

Inacelasitimp,desiartrebuisafieacceptatfaptulcaproductiadeenergieelectricainmicrohidrocentralenuproducedioxiddecarbonsaupoluantilichizi,faptulestecadatoritaplasariilorinzonesensibilecuimpactelocalenusuntin-totdeauna neglijate.Avantajele semnificative globale alemicrohidrocentralelornutrebuiesaimpiediceidentificareasarcinilorsiimpactullanivellocalsiluareade masuri de atenuare necesare. centralele termice mari datorita relevantei lor economicesidescara,suntautorizate laniveluriadministrativefoarteridicatesiinanumitecazuri,impactullornupoatefidiminuatinprezent.Oamenajarehidroenergeticacareproduceefectecarepotfireduse,seiainconsiderarelani-veluriadministrativemici,acoloundeinfluentagrupurilordepresiune-asociatiidepescuit,ecologisti,etc.-estemaimare.

Nuestedificilsaseidentificeimpactul,dardecidereamasurilorcaretrebu-ieluatenuesteusoara,deoareceacesteasuntdictate,deobicei,deargumentesubiective.Prinurmare,esterecomandabilsasestabileascaundialogpermanentpebazaproiectuluidemediu,furnizareaderegulicarevorajutaproiectantulinscopulpropuneriidemasurideatenuarecarepotfiusorconvenitecuautoritatilede autorizare.

Recent,punereainaplicareaDirectiveiCadruprivindalavaintroducecerin-tesuplimentaredinpunctdevedereecologic.Nuexistaindoialacaindeplinireaobiectivelorecologicecumarficonstruireasistemelordetrecereapestilorsaureducereadebitului de apapin curentul de rezerva crescut are implicatii sem-nificativeasupra costului si reduce viabilitateamicrohidrocentralelor.Atingereaobiectivelordemediunudepindederezistentaideologicaadezvoltatoruluiam-plasamentuluiciderestructiilesaleeconomice.Inrealitate„problemademediu”are origini economice.

V.2. Impactul in timpul fazei de constructie

Amenajariledetipdeviere,rezervorulmultifunctional,inseratpecanaluldeirigaresauconstruit intr-unsistemdefurnizareaapeiproducunimpactdiferitunafatadealta,atatdinpunctdevederecantitativcatsicalitativ.Oamenajarecarefolosesteunbarajmultifunctionalnuarepracticniciunimpactnefavorabil,deindataceseintelegecaatuncicandbarajulafostconstruitaufostincorporate


masurinecesaredeatenuare.Chiarsilocatiacentraleienergeticevafilabazasinu va altera sistemul ecologic.

Amenajarileintegratepeuncanaldeirigaresauintr-unsistemdefurnizareaapeiprinconductenuvaaveaunnouimpactinplusfatadecelgeneratatuncicandsistemuldeconductesicanalulaufostasupraelaborate.Pedealtaparte,amenajarilededeviereprezintaaspectespecialecaretrebuiesafieanalizate.

V.2.1. Rezervoarele

Impactulgeneratdeconstruireaunuibarajsicreareaunuirezervoradiacentinclude,inplusfatadepierdereadeteren,construireasideschiderealaconstru-ireadedrumuri,platformede lucru,dinamitare si chiar-in functiedemarimeabarajului-fabricidefabricareabetonuluialtimpactcarenutrebuieneglijatesteefectul de bariera si alterarea de debit consecinta a reglarii raului care nu exis-tainainte.Trebuiesasesubliniezecarezervoarelenusuntdefapttipicepentrumicrohidrocentrale.Majoritateamicrohidrocentralelorapartinetipuluidecurgerefara lucrari de construtctii majore ca in cazul barajelor.

Oricum,impactulgeneratdeconstruireabarajuluinudiferadecelindusdeelaborareaoricareiinfrastructurilascaralarga,alecaruiefectesimasurideate-nuare sunt bine cunoscute.

V.2.2. Priza de apa, canale deschise, stavilare, canale de evacuare

efectele generate de construirea acestor structuri sunt bine cunoscute si au fost descrise in Tabelul 1, ex. zgomotul afecteaza viata animalelor, pericol deeroziunedatoratpierderiidevegetatieprinlucrariledeexcavare,turbitateaapeisidepunereadesedimentinaval,etc.Pentruareduceacesteefecteestereco-mandatcalucrariledeexcavaresafieefectuateintimpulanotimpuluicuputineprecipitatiisiterenulderanjat,refacutcatmaicurandposibil.Inoricecazacesteefectesuntintotdeaunatrecatoaresinuconstituieunobstacolseriospentrupro-cedura de autorizare administrativa.

Avandinvedererolulsauimpotrivaeroziuniiriveraneesteinteleptsasere-staureze si sa seconsolidezevegetatiadepemalcarearfipututfidistrusa intimpulconstruiriistructurilorhidraulice.Trebuiesaseobservecaterenultrebuierepopulatcuspeciiindigene,celmaibineadaptatelaconditiilelocale.

Studiuldeevaluareaimpactuluitrebuiesaiainconsiderareefectelededis-persareamaterialuluiexcavatincurentsiconsecintelenefavorabilealemuncito-rilorconstructoricarelocuiescintr-ozonanepopulataintimpulperioadeidecon-structie.Acestimpact,carepoatefinegativdacaamenajareaestelocalizataintr-unparcnatural,arfipozitivintr-ozonainsensibilaprincrestereaniveluluisaudeactivitate.Emisiiledelavehicule,prafuldeexcavare,nivelulridicatdezgomot,si alte sarcini minore contribuie la deteriorarea mediului atunci cand amenajarile


suntlocalizateinzonesensibile.Pentruareduceefecteledemaisusoperatiuniledetrafictrebuiesafieplanificatecuatentiepentruaeliminamiscarileinutilesipentruamentinetraficullaminim.

Peparteapozitiva,trebuiesaseobservecasporireaniveluluideactivitateinzona,prinutilizareaforteidemuncasiasubcontractorilorlocalimiciintimpulfazei de constructie este binevenita.

V.3. Impactul rezultat din constructie

V.3.1. Impactul sonic

Niveluladmisdezgomotdepindedepopulatialocalasaudecaseleizolatedinapropriereacentraleienergetice.Zgomotulprovineinprincipaldelaturbinesi,atuncicandsuntfolositi,delamultiplicatoriideviteza.Inzilelenoastrezgomotulininteriorulcentralelorenergeticepoatefiredus,dacaestenecesar,laniveluride70dBA,aproapedeneperceputdinafara.

Inceeaceprivesteimpactulsonic,centralaenergeticaFiskebydinNorrköping,Suediaesteunexempludeurmat.Proprietarulamenajariiadoritunnivelsonorinternmaximde80dBAininteriorulcentraleienergeticelacapacitatedefunc-tionaremaxima.Nivelulsonorexternmaximpermis,noaptea,afoststabilitlat40dBAinvecinatateaunorcaselocalizatelaaproximativ100metresindepartate.

Pentruaatingeacesteniveluridezgomots-adeciscatoatecomponentele-turbinele,multiplicatorii de zgomot si generatoarele asincrone – au fost aduseintr-un singurpachetde laun furnizorbine-cunoscut.Contractuldeachizitieaspecificatniveluldezgomotcareurmeazasafieatins lacapacitatedefunctio-naremaxima lasandmasurilenecesare sa indeplineascacerintele fabricantului.Furnizorulaadoptaturmatoarelemasuri;husedeizolarefonicadeasupracarcaseiturbinei;racireacuapainlocderacireacuaerageneratoruluisiundesignatentalcomponentelorauxiliare.Casiizolareatermicaobisnuita,cladireaafostpre-vazutacuizolareacustica.Inconsecinta,nivelulzgomotuluiatinsvariazaintre66dBAsi74dBA,cu20dBAmaiputindecatmediacentralelorenergeticesuedeze.Avandunsingurfurnizor,afosteliminataproblemaresponsabilitatii.

Reducereaniveluluisonorexternafostobtinutaprinutilizareaizolariiimpor-tivavibratiilorpentruperetiisitavanulcentraleienergetice.Principiulpentrure-ducereasistemuluivibratiilorafostsaselaseplacadebaza,piloniisideschidereadinbetonpentrupodulrulantsafieexcitatidevibratiadelaunitatiledeturbina.Celelaltepartialecladiriicumarfigrinziledinbetondesustinereatavanuluisielementeleprefabricatedinbetondinperetisafiesustinutedeelementespeci-aledincauciucproiectatecuconstantedeelasticitatecaresaofereoreduceremaximadezgomot.Pentrugrinziledeplanseuaufostalesecompozitespeciale(TrelleborgNovimbraSAW300).Oalegeresimilaraafostalegereacomponentelorprefabricare pentru pereti. Odata construita, emisia de zgomot de la centrala


energeticaarputeafidetectatdelaaltesursedezgomotcumarfidelatrafic,sunetulapeiincurent,etc.laceamaiapropiatacladire.

CentralaenergeticasubteranadinCavaticcio4,localizatalaaproximativ200mdePiazzaMaggiore,centrulistoricalorasuluiBologna,aremeriteinacestsens.Un studiu de impact acustic efectuat pe amenajarea italiana a aratat un nivelmediuinterndeaproximativ85dBA.Niveluldezgomotinapropriereacaselordelangacentralaenergeticaafostde69dBAziuaside50dBAnoaptea.Reglemen-tarile in vigoare solicitau ca aceste valori sa nu mai creasca cu mai mult de 5 dBa intimpulzilesi3dBAintimpulnoptii.Masurile luatepentruaindepliniacestecerinteaufostsimilarecuceleluateincazulFiskeby:

� Izolareasaliimasinilor,ceamaizgomotoasaincapere,dinincaperileadiacen-teprindublareaperetilorcudiferitamasa,cuunstratdevatadestlicaintre.

�usi izolate fonic.

�Podeleplutindpecovoaredevatadesticlade15mmgrosime.

�tava fals cu caracteristici de izolare fonica

�Chepengurigrelelaparter,dotatecuizolatoracusticsigarniturideizolarecuneopren

� imbinari cu amortizare a vibratilorintre ventilatoare si conducte de ventilatie

�Conductedevitezaminimadeaer(4m/sec)

�Douaamortizoareinparteadesussidinspateainstalatieidevetilatie

�Cosurideintraresiiesireechipatecuinchizatoarepentruzgomot

�Conductede aer cumaterial in straturi (beton, vatade sticla, caramiziperforatesiipsos)

�Componentetotativeturbinaechilibratedinamic

�Generatorsincroncuracirecuapafaraperii

�Echipamentedepreciziefabricatepentrumultiplicatoruldeviteza

�Carcasaturbinasimultiplicatordevitezaputernicintaritepentruaevitarezonanta si vibratiile.

�Ancorarea turbinei cu cu beton anti-strangere pentru a asigura conditiamonolitica intre unitatea hidro si blocul fundatiei

�Balastareaturbineicumasemaridebetonpentruareducelaminimampli-tudinea vibratiilor.

Ventilatia subterana are trei scopuri principale: dezumificarea camerelorpentruaasiguraocorectafunctionaresiintretinereaechipamentului,furnizareadeaercuratpentrumuncitorisieliminareacalduriigeneratadediferitelecompo-nentealeinstalatiei.Chiarsicuunvolummaredecirculareaaerului,estimatla7000 m3/ora,vitezaaeruluiinconducteledeaernudepaseste4m/sec.

Esteadevaratcaceledouaexempledemaisussuntunelefoartespecialedarelesuntincluseaicipentruaaratacatotulesteposibildacaesteconsiderat


necesardesiproiectulpoatenecesitaocresteresemnificativaainvestitiei.Esteadevaratcaceledouaexemplesereferalaamenajarilecucaderemicaimplicandmultiplicatorideviteza;oamenajarededevieremarearpermitecuplareadirectaaturbineisigeneratorului,astfeleliminandcomponentaresponsabilapentruma-joritatea vibratiilor.

V.3.2. Impactul asupra peisajului

Calitateaaspectelorvizualeesteimportantapentrupublic,careestedinceincemaireticent inaacceptaschimbarilecareau loc inmediul lorvizual.Deexemplu,unansamblunouinvecinatateanoastracuoplajaartificialaconstruitacunisipprovenitdelaunpatsubmarinafostrespinsadeoparteapopulatiei,chiardaca,inmultesensuriaceastaarcontribuilaimbunatatireamediului,inclu-sivpeisagistic.Problemaestedeosebitdeacuta inamenajarilehidroenergeticemuntoasemarisauinamenajarisituateinzonaurbana.Aceastapreocupareestefrecventmanifestatasubformadecomentariipublicesichiardeprovocarilegalepentrudezvoltatoriicarecautaschimbareapeisajuluimult-iubitprindezvoltareainstalatiilor hidroenergetice.

Fiecaredintrecomponentelecaresunt incluse intr-oamenajarehidroener-getica,digul,canalulcolector,stavilarul,guradeadmisie,canaluldefuga,statiaelectricasiliniiledetransmisie-auunpotentialincreareauneischimbariinim-pactulvizualalamplasamentuluiprinintroducereadeformecontrastante,linii,culorisautexturi.Designul,locatiasiaparentauneiadintrecaracteristicipoatedeterminaniveluldeacceptarepublicapentruintreagaamenajare.

Majoritateaacestorcomponente,chiarsicelemaimari,potfiverificatedevederefolosindpeisajulsivegetatia.Vopsitainculorisitexturinon-contrastantepentruaobtinesuprafeteneflectorizante,ocomponentasevaamestecasauvacompletapeisajulcaracteristic.Efortulcreator,deobiceicuefectmicasuprabu-getuluitotal,poateadesearezultaintr-unproiectacceptabilpentrutoatepartileimplicate:comunitatilocale,agentiinationalesiregionale,ecologistietc.

Stavilaruleste,deobicei,principala„bataiedecap”.Dispunereaacestuiatre-buie safie studiatacuatentie folosindfiecarecaracteristicanaturala - roci, sol,vegetatie–pentrua-lacoperisidacanuexistanicioaltasolutie,vopsirealuiinasafelincatsaminimalizezecontrastulcufundalul.Dacastavilarulpoatefiingropat,aceastaeste,deobicei,ceamaibunasolutie,desioperatorultrebuiesaintampineanumitedezavantajeinceeaceprivesteintretinereasicontrolul.Rosturiledeex-pansiunesiblocuriledeancoraredinbetonpotfiapoiredusesaueliminate;terenulrevinelastareasainitialasiconductanuformeazaobarierapentruviatasalbatica.


Capitolul Vi analiza economica

O investitie intr-un sistemde hidrocentralemici implica un anumit numarde cheltuieli, extins pe toata durata proiectului, si procura unele venituri, deasemenea,distribuiteinaceeasiperioada.Cheltuielileincludocomponentafixa-costuriledecapital,asigurari,taxealteledecatimpozitelepevenit,etc-siocomponentavariabila,cheltuielileexploataresiîntretinerea.Lasfarsitulproiec-tului,ingeneral,limitatdeperioadadeautorizare,valoarearezidualavafi,deobiceipozitiva,desiuneleautorizatiiadministrativesolicitaabandonareatuturorinstalatiilorcarerevinestatului.Analizaeconomicacomparaalternativeposibilepentruapermitealegereaceleimaiavantajoasesaurenuntarealaproiect.

Dinpunctdevedereeconomic,ohidrocentralaestediferitadeocentralatermicaconventionala,deoarececostulinvestitieiinitialepentrufiecarekW,estemultmaimare,darcosturiledeexploataresuntextremdemici,deoarecenuestenevoiesaplateascăpentrucombustibil.

Analizaeconomicapoatefifacutăfieprinincludereaefectuluideinflatiefieprinomitereasa.Lucrandcuovaloaremonetaraconstantaareavantajuldeafaceanalizainesenta,independentderatainflatiei.Calculareavaloriiestemaiusorderealizatinacestfel,deoarecesereferalaunpunctmaiaproapeintimp,ceeaceinseamnacasuntprezentateintr-omonedăcareareoputeredecumparareaproa-peceaprezenta.Incazulincareexistamotivesasecreadacaanumiteelementevorevoluaintr-unritmdiferitfatadeinflatie,acesteatrebuiesafietratatecuorataainflatieidiferentiala.Deexemplu,dacăpresupunemca,dincauzatarifelorlaenergiaelectricăvacrestecudouapunctemaiputindecatinflatia,intimpcerestulfactorilorramanconstantiinvaloare,preţulenergieielectriceartrebuisascadacu2%infiecarean.

Estimareacostuluideinvestitieconstituieprimulpasinevaluareaeconomica.Pentruoabordarepreliminara,estimarea sepoatebazapecostulamenajarilorsimilare.

Existoseriedepachetesoftwaredisponibilepentruaajutalaanalizaunuiamplasamentpotential.PachetePCdebaza,cumarfiHydrAanddisponibilepeWebHydrosoftarepotfidescarcate.Uneledintreelesuntlimitatelaanumite

Analiza economica 81

regiunisautariintimpcealtelesuntmultmaigenerice.RETScreenPre-feasi-bilityAnalysisSoftwareisesteunpachetsoftwaregeneric,liberdisponibilcuunmanualdeutilizareon-line.Aceastapermitutilizatorilorsapregateascaoevaluarepreliminarăaproductieianualedeenergie,costurile şi viabilitateafinanciaraaproiectelor.

Intimpceesteesentialaidentificareadacaamplasamentularepotentialteh-nic,cheiapentruoricedezvoltareacusuccesesteefectuareauneianalizeecono-micecarevaoferioindicatieprecisaacostuluiinvestitiilornecesare.IntimpulacesteianalizeoconsideratieesentialaestecostulestimatperkW.

Cutoateca,oestimareacosturiloresteesentialapentruanalizaeconomica,estenecesarcaoadouaetapa,efectuareaunuidesignpreliminar,caresaincludacomponenteleprincipalealeamenajarii.Bazatpeacestdesign,preturiledebugetpentrumaterialepotfiobtinutedelafurnizori.Acestepreturinupotficonsidera-tecapreturifixepanacenusefurnizeazacaietuldesarcinişidateledelivrare.Acestlucruvaavealocmaitarziu,intimpulproiectariiefectivesiaprocesuluideachizitiipublice.

Nuuitaticaintr-oinstalatieconectatalaretea,costuriledeinvestitiealelini-eideconectareartrebuisăfieincluse,deoareceinconformitatecureglementari-lenationalediferiteaceastalinie,desi,uneori,devineproprietateaproprietaruluideretea,esteintotdeaunaconstruitpecheltuialadezvoltatoruluihidromicrocen-tralei.Oinstalatieaproapedepunctuldeconectarelareteavafiîntotdeaunamaiieftinadecatceainstalatădepartedeaceasta.Acelasirationamentpoatefiaplicatlaliniiletelefonice.Laoinstalatiefarapilot,olinietelefonica,pentruatrans-mitesemnaledetelemetriesidealarma,estefrecventutilizata,desi,ocazional,arputeafimaiieftinpentruautilizaliniadetransmisieinsinepentruastabiliolegaturaradio.Utilizareareteleitelefonicedigitalecelulareeste,deasemenea,totmaimultutilizatacuconditiasaexisteoacoperiresuficienta.

Oanalizaeconomicaaamenajariiaunuidezvoltatorarfisimplificatadacatarifele la energia electrică pentru aMWh ar fi o entitate cunoscuta si stabila.Acestlucrunuesteposibildeoarecepietelevariazainmodconstant–miscareadeliberalizeze,deschidereapietelesipromovareaenergieiREservestecaunbunexemplu.Tarifele sunt stabilite in diferitemoduri intre generator si furnizor sisuntinfluenţatedepoliticanationala.Acestepoliticipotsivariazădelaotaralaaltasisuntrevizuitesimodificatefrecvent,oferinddecatopriviredeansamblu.Tarifelenegociateprintr-oformadecontractdevanzarecumpararecufurnizoruldeenergievorvariadelataralatarasivorfiputernicinfluentatedepoliticatariirespectivelanivelnational.Prinurmare,esteimportantcadezvoltatorulsainte-leagaclarimplicatiilepoliticiinationale.

„Valoareaintimpabanilor”esteconceptulprincareuneuroprimitastazivaloreazamaimultdecatuneuroprimitintr-unanumitpunctinviitor,deoareceuneuroprimitastazipoatefiinvestitpentruacastigadobanda.Analizavaloariiintimpabanilorimplica,ingeneral,relatiadintreoanumităsumadebani,oanumi-taperioadasioanumitaratadedobandacompusa.


Bibliografie

1. Mosonyi,.“Waterpowerdevelopment.”,TomeIandII,AkadémiaiKiadóBuda-pest,1987/1991

2. F.H.White,„FluidMechanics”,MacGraw-HillInc.USA

3. ISO1100-1:1996.“Measurementofliquidflowinopenchannels.Part1:Esta-blishmentandoperationofagaugingstation.”.

4. ISO/DIS110-2.“Measurementofliquidflowinopenchannels.–Part2:Deter-minationofthestage-dischargerelation.”(revisionofISO1100-2:1982).

5. ISO3847:1977:.“Liquidflowmeasurementinopenchannelsbyweirsandflu-mes.–End-depthmethodforestimationofflowinrectangularchannelswithafreeoverfall.”.

6. BritishHydrodynamicResearchAssociation,“ProceedingsoftheSymposiumontheDesignandOperationofSiphonSpillways.”,London1975.

7. T.Moore,.“TLCforsmallhydro:gooddesignmeansfewerheadaches.”,Hydro-Review,April1988.

8. Chaudry,.“AppliedHydraulicTransients.”,VanNostrandReinholdCompany,1979.

9. HydrA-PC-basedsoftwarepackageforrapidlyestimatinghydropowerpotenti-alatanylocationintheUKorSpain.Thesoftware,currentlyavailableforSpa-inandtheUK,isbeingdevelopedforothercountriesintheEuropeanUnion.(InstituteofHydrology,Uk,2000,http://www.nerc-wallingford.ac.uk/ih/).

10. WorkingpaperoftheEuropeanCommission“Electricityfromrenewablesour-ces and the internal electricity market.

11. South-westregioninRomaniDemo-geographiccharacteristics

12. ImplementationoftheEUWaterFrameworkDirectiveinBulgaria

13. EnergyutilizationoftheriverIskar’swaterviatheconstructionofnineminiwaterpowerstations(MWps)AlongtheriverbedontheterritoryofSvogheandMezdramunicipalities,Bulgaria

14. AnalysisofrenewableenergyanditsimpactonruraldevelopmentinRomania

15. Bulgaria CountryProfile

16. romania CountryProfile

17. IntegralEnvironmentalAssessmentofOgostaRiverBasin(NorthwesternBulgaria)

83

18. DevelopmentofTheHydrologicalModelforTheUpperVitWatershedbyHEC-HMSwithRegardtoIdentificationofMissingHighWaves

19. GuideonHowtoDevelopaSmallHydropowerPlant

20. GeneralFrameworkandApplicationtoJiuriverbasininRomania

21. DemographicimplicationsofsocialexclusionincentralandeasternEurope

22. PointsourcepollutionintheDanubeBasin

23. http://www.wikipedia.com

24. http://ws2-23.myloadspring.com/sites/renew/default.aspx

25. http://data.worldbank.org/

84 Проучване за възможността за изграждане на водноелектрическа централа (ВЕЦ)

ПроучВанезаВъзмоЖносттазаизграЖданенаВодноелектрическа

централа(Вец)


Глава I Политическарамка

след“третатаконференциянастранитеотобединенатанационалнарам-коваконвенциязаклиматичнитепромени”проведенавкиотопрезмесецде-кември1997г.,европейскиятсъюзпризнаспешнатануждадасезасегнепро-блемазаклиматичнитепромени.същотаканабелязацелдасенамалипар-никовияефект,произлизащотвреднитеемисиис8%до2010г.всравнениесниватаот1990г.,катопридругитеиндустриализиранистраницелтае5%.

задаулеснистранитечленкинаесвпостиганетонацелитеси,комиси-ятаидентифицирасерияотдейности,фокусирайкисевърхунамаляваненапотреблениетонаенергияиемисиитенавъглерод(CO2).

разработването на енергии от възобновяеми източници е много важнастъпказанамаляваненавреднитеемисииCO2.етозащосъветътнаесиПар-ламентасапридвижилинапреддиректива2001/77/ECзапредставянетоисти-мулиранетонаенергия,произведенаотвъзобновяемиенергийниизточници.

електричеството произведено от водна енергия е било, и е все още иднес най-ползваният възобновяем източник за добиване на енергия. днесводноелектрическатаенергиявес–вширокималъкмащаб–представлява,съгласнодокладазаводите,13%отобщопроизведенатаенергия,итакаводидонамаляванетонаемисиитеCO2сповечеот67милионатонанагодина.нопонежеконвенционалнатаводнаенергияизискваголемитериториистечащавода,съссвоитепоследвалисоциалнипроблемиитакива,свързанисокол-натасреда,правилнопроектиранитемалкихидросхемисеинтегриратлесновместнитеекосистеми.

През2001г.,приблизително365TWhводнаенергияепроизводнавессобщкапацитетотGW.малкитехидросъоръжения,коитонаброяват8.4%инста-лиранамощност(9.9GW)ипроизвеждат39TWh(около11%отдобитатаводнаенергия).давайки по-благоприятна регулаторна обстановка, целта на ес от14000MWдо2010гбибиладостижимаитакамалкатахидроенергияможедабъдевторатапоголеминасприносследвятърнатаенергия.

голямомнозинствоотмалкиводницентралисасхемите“run-of-river”т.еизползвайкитечениетонареките,коетоозначава,четеняматилииматотно-сителномалъккапацитезаскладиране.турбинитепроизвеждатенергиясамотогава,когатоводатаеналичнаиепредоставенаотрека.

Политическа рамка 87

когатотечениетонарекатападнеподпредопределенатастойност,доби-вътсепреустановява.някоицентралипредставляватсамостоятелнисистеми,използванивизолираниобекти,новповечетослучаивевропа,произведенотоелектричество е свързано с ел. мрежата. самостоятелните, малки, незави-симисхеми,невинагисаспособнидадоставятенергия,освенакотехниятразмеретакъв,четемогатдафункционират,къдетоидаевречнияпоток.Внякоислучаитозипроблемможедабъдепреодолянчрезизползванетонасъществуващиезераиливодохранилища,коитосъществуватнагорепотече-ниетоотцентралата.

свързванетовел.мрежатаепредимствозапо-лесенконтролначестота-танаел.системазаелектричество,ноиманедостатъкадасеизключваотсис-тематапорадипроблемиизвънконтролавърхууправлениетонацентралата.

Възможноезасистемата,свързанасмрежатадапродававсичкатаиличастотсвоятаенергия,задаснабдявакомпания.(Бележка:неенеобходимотовадаеоператоранаел.мрежата).обаче,ценатаплатеназатазиенергияекатоцяло,особеновевропа,значителнониска.Впоследнитегодини,товасеподкрепяотВеи.

директивата,и внякои случаи увеличенитеплащанияотнационалнотозаконодателствосаналичнизатъргуванесъсстранисвъзобновяемаенергия.товапомогнанамалкитепредприемачидадобиятоснователнаквотанавъз-вращаемостнаинвестицията.товасъщотакадоведедонарастванеразвитие-тонамалкитехидросхеми.

i.1. румъния

I.1.1. Актуално състояние

Врумънияима362Хидроцентрали(Вец)собщаинсталиранамощностот6120MW,коетоозначава27.9%отобщатаинсталиранамощностнарумънскатаенергийнасистема(21905MW).

структуратанатезиВецеследната:

�95%оттяхсасобственостнаSCHIDROELECTRICASAииматинсталиранамощностот5899.3MW

�2.5%сасобственостнаSCELECTRICASAииматинсталиранамощностот156 mW

�1.9%сасобственостнаSCTERMOELCTRICASAииматинсталиранамощ-ностот117.6MW

�0.6%другипроизводители

�отобщо362Вец,има:

�317Вецскапацитетмежду0и30MW,възлизащобщона1069MWин-


сталиранамощност

�32 Вец с капацитетмежду 30 и 100MW, възлизащ общо на 1529MWинсталиранамощност13Вецскапацитетнад100MW,възлизащобщона3552MWинсталиранамощност(годишенстатистическибюлетиннарумънияза2001г.).

През2000г.,общатапроизведенаенергияотводниясекторебила14778GWh,коетопредставлява28.5%отобщопроизведенатаврумънияенергия.

През1998г.и1999г.,благодарениенагодинитесмноговалежи,водниясекторепроизвел35.3%и36.1%отобщопроизведенатавстранатаенергия.

най-важниятВецзарумънияеЖелезниврати1,нарекадунав,исъщотакатойенай-голяматаводноелектрическацентралавевропа.имаинстали-ранамощностот1050MW(самоврумънскастрана)иепланирандадостигне1167MWвкраяна2005г.

другитеводноелектрическицентраливстранатасаразположенинаслед-ните реки: олт, лотру, Бистрица, сомеш,драган, аргеш, дъмбовица, ръултъргулуй,себеш,ръулмаре,черна,Бистра,мотру,дунав.

най-важниятместенпроизводител,койтоимакапацитетадастроикакъв-тоидаевидоборудванезахидроцентралиеметалургичниязаводврешица.

I.1.2. Водноенергийни източници

Врумъния,най-важнитеводнибасейниса:олт,лотру,Бистрица,сомеш,драган,аргеш,дъмбовица,ръултъргулуй,себеш,ръулмаре,черна,Бистра,мотру,дунав.

Хидроенергийният потенциал на румъния, съгласно последните преиз-численияе(EnergeticaReviews1995-2001,ElectricitySupplyinRomania1996):

�теоретиченпотенциал=70000GWh/г,откойто:

Ö Потенциалнарекитевъввътрешносттанастраната,51600GWh/г

Ö Потенциалнарумънскатастрананар.дунав,18400GWh/г

�техническипотенциал:34500GWh/гиинсталиранамощностот11370MW,откойто:

Ö румънскатастрананар.дунав:11560GWh/ги2620MWинсталира-намощност

Öмикрo-потенциал (Вец с капацитет под 0.63MW/централа): 2940GWh/ги757MWинсталиранкапацитет

�икономическипотенциал:27000GWh/ги9120MWинсталиранкапаци-тет.

�експлоатационенпотенциал(коетоевсъгласиесизискваниятанаUCTEивземапредвидзаконовитерестрикцииитезизаоколнатасреда):от


24000до26000GWh/гиот7000до8200MWинсталиранкапацитет.

Вкраяна2000г.,67.1%отикономическияпотенциалзаенергияи54.7%отикономическияпотенциалзамощностсабилиизползвани.

актуално състояние за хидроцентралите

инсталиранамощност(малка<30MW) 317HPP,1069MWинсталирани

инсталиранамощност(средна30-100MW) 32HPP,1529MWинсталирани

Проективпроцеснастроителство(малка<30MW) 296.4MWв36Вец(същитекатоприпро-ектитесвисокпотенциал)

Проективпроцеснастроителство(средна30-100MW)

448.6MWвВец(същитекатопроектитесвисокпотенциал)

Потенциал на хидроенергийните ресурси

нивонаналичнаинформация многодобър

наличенлиеатласнаводнитениванастраната? самокарта,наличнавSCHIDROELECTRICASA

изчисленпотенциал 70000GWh/гтеоретиченпотенциал

34500GWh/г,11370MWтехническипотенциал 900 mW

27000GWh/г,9120MWикономическипотенциал

установеналиецелта? 900 mW

идентификация на зоните/проектите с висок потенциал на водна енергия

Препоръчителнистратегическиоценки не

капацитетмежду0и30MW

HPPБеретя(16.2MW)

HPPробещ(28.5MW)

HPPстрей(16.8MW)

HPPкалан(7.8MW)

HPPБачия(11.7MW)

HPPсимеря(11.5MW)

други30водноелектрическицентралисобщкапацитетот203.9MW

капацитетмежду30и100MW

HPPсурдук(31.2MW)

HPPръулалб(36MW)

HPPмовилен(37MW)

HPPВалязадулуй(35MW)

други 6 водноелектрическицентрали с общот309.4MW



i.2. България

I.2.1. Актуално състояние

Българияползвасвоитехидроенергийниресурсивечеповечеотдведе-сетилетия.Понастоящемстранатаима10,300MWинсталиранамощностотго-лемитърговскиводноелектрическицентрали(Вец).Българиясъщотакаимаприблизителни545MWинсталиранамощностотмалкиимикро(<15MW)Вец-ове(спорединформациянабазатаданнинасветовнитеенергийницентрали,юни2009г).Приблизително,3.6милиардакиловатчасасапроизведениотвод-ноелектрическитецентралипрез2007г.,воднатаенергиясъставляваоколо10процентаотобщопроизведенатавБългарияенергия(EIA,2007г.).

Българияотчитаръствводноенергийниясектор.Понастоящем,105MWотводноелектрическиякапацитетеизграден,и190MWоткапацитетаебилпланиран.запо-голяматасичаст,техническияиикономическипотенциалнаБългариязаголемитеводницентралиенапълнооползотворен(информацио-ненбюлетинзавъзобновяемаенергия,ек).

Българскотоправителствоепоставилоголямакцентвърхуразвитиетонаводнитересурсинастранатавусилиетодаограничизависимосттаотвносначуждигорива.законътзаенергиятаиенергийнатаефективностот1999г.целиприватизиранетонапроизводствотонаенергия,включителноинаводнотоелек-тричество.катоцяло,приблизително63малкиимикроВец-овесалокализиранивтерени,собственостнанек(националнатаелектрическакомпания),всичкиоткоитосазаприватизация.споредданнинасветовнатаприватизационнабанка,енергийнатакомпанияПиринскаБистрицаеприватизирапрез2000г.,иПроуч-ванеидобиваненанефтигаз,енергийнакомпания,коятоеприватизиранапрез2003г.Българскотоправителствоеиницииралопрезпоследнитегодининовилицензионнисхеми,каточастотпроцесазаразработваненапроекти.

иманяколкокомпанииотчастниясекторвразвитиетонамалкиимикроВец-ове,каквитосаенергопроект,Хидрооод,AMEK,иESDБългария.Понежестранатанямаасоциациянахидропроизводителите,иманяколкоорганизации,създаденинаобщинскониво,коитосазаинтересованивразвитиетонасекто-рана възобновяемитеенергийниизточници.общинскитеорганизации, катоПловдивскаенергийнаагенция,кактоирегионалененергиенсекторловеч,русеиХасковосасамоняколкоотимената.

Вгеографскоотношение,Българияразполагаспланинскитерени,вком-бинациясдолинииравнини.среднатанадморскависочинае470мнадмор-скоторавнищеисреднитегодишнивалежисаоколо672ммдобиваниот526рекисдължинапо-голямаот2.6км.Всичкиятозиводенпотоксечерпиоттриосновни водоизточника: коритотонарекадунав, басейнаначерноморе, ибасейнанаегейскоморе.най-дългатарекавБългарияеискър,коятотечевпродължениена368кмисевливаврекадунав.


общотогодишноречнооттичаневстраната,отрекивъввътрешносттаповременанормалнагодинаеприблизително20.2милиардам3,азасухагодинаможедабъдепо-малкоот9.3милиардам3(центързаинтегриранарегионалнаоценка,2000г.).

I.2.2. Хидроенергийни ресурси

Българияползвасвоитехидроенергийниресурсивечеповечеотдведе-сетилетия.Понастоящемстранатаима1,937MWeинсталиранамощностотго-лемитърговскиводноелектрическицентрали (Вец),докатообщо63MWeсегенериратотмалкиимикроцентрали(софияенергиенцентър,2002г.).тозиинсталиранхидроенергиенкапацитетеприблизително15процентаотобщоинсталираниятърговскикапацитетзастраната(USDOE2002г.).обаче,многоотсъществуващитеВецсанаповечеот30годинииимануждадабъдатреха-билитирани,задасевъзстановитехнияистинскивърховкапацитет.

Българскотоправителствоепоставилоголямакцентвърхуразвитиетонаводнитересурсинастранатавусилиетодаограничизависимосттаотвносначуждигорива.законътзаенергиятаиенергийнатаефективностот1999г.целиприватизиранетонапроизводствотонаенергия,включителноинаводнотоелек-тричество.катоцяло,приблизително63малкиимикроВец-овесалокализиранивтерени,собственостнанек(националнатаелектрическакомпания),всичкиоткоитосазаприватизация.споредданнинасветовнатаприватизационнабанка,енергийнатакомпанияПиринскаБистрицаеприватизирапрез2000г.,иПроуч-ванеидобиваненанефтигаз,енергийнакомпания,коятоеприватизиранапрез2003г.Българскотоправителствоеиницииралопрезпоследнитегодининовилицензионнисхеми,каточастотпроцесазаразработваненапроекти.

Вгеографскоотношение,Българияразполагаспланинскитерени,вком-бинациясдолинииравнини.таблица12показвахидрометриятанаБългария.считайки,чесреднатанадморскависочинанаБългарияе470мисреднитегодишнивалежиса672мм,нееизненадващо,чеимаповечеот526рекивБългария,коитосапо-дългиот2.6км.Всичкитесевливатвтриосновниба-сейна:коритотонарекадунав,басейнаначерноморе,ибасейнанаегейскоморе.най-дългатарекаеискърс368кмдължинаисевливаврекадунав.об-щотогодишноречнооттичаневстраната,отрекивъввътрешносттаповременанормалнагодинаеприблизително20.2x109м3,докатовсухагодинаможедадостигне9.3x109m3 (центързаинтегриранарегионалнаоценка,2000г).общогодишнотопотреблениенаводавстранатаеприблизително10.6x109m3,откоито31процентасеизползватзанапояване,16%запитейнаизабитовинужди,19%захидроелектричество,26процентазаусловночиставодазаико-номиката,и8задругинужди.

Българскотоправителствоепоставилголямакцентвърхуразвитиетонаводнитересурсинастранатавусилиедаограничизависимосттаотвносначуждигорива.законътзаенергиятаиенергийнатаефективностот1999целиприватизирането на производството на енергия, включително и на водното


електричество.катоцяло, приблизително63малкиимикроВец-ове сало-кализиранив терени, собственостнанек (националнатаелектрическаком-пания),всичкиоткоитосазаприватизация,апрез1998г.Първитеусилиязаприватизиранена22Вецбяхаувещаниструдности.Презпоследнитегодинисепоявихатрудности,запо-голяматачаст,отминахаисегасепоявиха,чепо-вечеот63сабилиопределенизаприватизациядо2005г.(д.Taфрoв,2001г.).Българскотоправителствоеиницииралопрезпоследнитегодининовилицен-зионнисхеми,каточастотпроцесазаразработваненапроекти.катодопъл-нение,оценкатазавъздействиетовърхуоколнатасреда,установеноотмосВ,разработващитепроектисезадължаватдаспазватследнитеразпоредби,ко-гаторазработватпроективсфератанатърговскатахидроенергия:

�Закон за водите.държаватадиктуватърговскотоприложениенавсич-киречникоритавстраната.законътпонастоящемевпроцесдабъдеизменензадаотговарянадирективитенаес;

�Закон за концесиитедиктуваизискваниятаикритериитезапридобива-неправонаползваненаречнитекоритазатърговскицели;

�Закон за енергетиката и енергийната ефективностдиктуваизисква-ниятазаразрешаванезахидрообектите,коитощесеползватзатъргов-скиенергийницели;

�Закон за устройство на територията включваразпоредбизаизгражда-ненаелектроснабдителнимрежи.

иманяколкокомпанииотчастниясекторвразвитиетонамалкиимикроВец-ове,каквитосаенергопроект,Хидрооод,AMEK,иESDБългария.Понежестранатанямаасоциациянахдропроизводителите,иманяколкоорганизации,създаденинаобщинскониво,коитосазаинтересованивразвитиетонасекто-рана възобновяемитеенергийниизточници.общинскитеорганизации, катоПловдивскаенергийнаагенция,кактоирегионалененергиенсекторловеч,русеиХасковосасамоняколкоотимената.

иманяколкосъществуващиипотенциалнипроекти,закоитодържаватаима вече разработени идейни/първоначални проучвания или проучвания заосъществимост,итърсиинвеститори,коитодасезаематсизпълнениетонатезипроекти.имайкипредвидвсичкотова,съществуватмногоблагоприятнивъзможностизабъдещеторазвитиенаводниясекторвБългария.

актуално състояние на водноелектрическите централи в България

инсталиранамощност(малка<30MW) иманад62малкиисредниВецвБългария.катодопълнениеима49Вецспроизводител-ност<2MWe.инсталиранамощност(средна30-100MW)

Проектиповременастроителство

(малак<30MW)иманаправенипроучваниязаосъществимостнамногообектипотечениетонар.искърир.струмазаизгражданенамалкиВец,въ-преки,чевсеощенеезапочналобъдещетоимизпълнениеилиизграждане.

Проектиповременастроителство

(средна30-100MW)


Потенциалнахидроенергийнитересурси

наличнонивонаинформираност задоволително-добро

наличенлиеатласнаводнитенивана

страната?да

изчисленпотенциал

10,000 GWh, годишен потенциал до 2020 г.(предвид:малки,средни,големиВец).

212MW,техническипотенциалмикроВец-ове(<2MW)до2020г.

определеналиецелта?

не. Въпреки, че държавата е изказала ста-новище,чеобщата годишнаводнаинстали-ранамощностможедабъдеприблизително10,000GWhдо2020г.Понастоящемтяепри-близително3,300GWh(1999г).

идентификация на зоните/проектите с висок потенциал на водна енергия

Препоръчителнистратегическиоценки

оценка запотенциаланамикро-Вец-овенабългарскитереки;

оценка на необходими усилия за рехаби-литация, необходими за нарастване произ-водителността и ефективността на средни,малкиимикроВец-ове.

идентифициранизони/проекти

долинатанар.искър.-.155MWe

долинатанар.струма.-.59MWe

различниместонахождения.N/A



Глава II социално-икономическиусловияврегионите,

включенивпроучването

ii.1. Югозападен регион на румъния

югозападниярегионнарумъния,собщаплощот29,212км2обхваща5об-ласти:долж,олт,Вълча,мехединциигоржиотговарянастаратаисторическаобластолтения.

граничисБългария,сърбияиюжнамунтения,централнаизападнаоб-ласт.През2004г.областюгоизточнаолтенияиманаселение2,317,636(коетопредставлява10.69%отобщонаселениетонарумъния)сгъстотаподсредна-та за страната (79.3 жит./км2, в сравнение 90.9жит./км2). селско-градска-таструктурананаселениетое52.8%спрямо47.2%(зарумъния45.1%спрямо54.9%),катообластолтеспреобладаващоселсконаселение(59.6%),Вълча(55%)игорж(53.3%).

релефътнаобласттаеприблизителноравномерен,включващпланини,долини,склонове,плата.Всевернатачастнаолтения,релефътепланинскиискалист(зонатанакарпатитеисуб-карпатите),спреобладаващигориипаси-ща.зонатанаравниннотополееосновноспециализираназаотглежданетоназърненихрани.Хидроложкатасистема,основнообразуванаотрекитедунав,олтиЖиу, правиобластта с основнаенергийнароляврумъния (71.57%отобщохидроелектрическотопроизводство).

локалнатамрежаобхваща40града,11откоитосаобщинии408комуни,коитообхващат2066села.най-важнитеградовесакрайова(300.843жители),ръмникуВълча (111,980жители),дробетатурнусеверин (109,941жители),търгу-Жиу(96,320жители)ислатина(81,342жители).тъйкатокасаемалкиградове(под20,000жители),многооттяхняматадекватнаструктураиразви-тие:Вънжумаре,дъбулени,скорничещидр.

Пазарътнатрудаотразяватенденциитенанационалнониво.заетотона-селение е разпределено по икономически сектори, както следва: селско игорско стопанство (42.1%), промишленост (26.9%) и услуги (31%). анализ на

Социално-икономически условия в регионите, включени в проучването 97

странатаразкривависокиниванахоразаетивселскотостопанствовобласти-теолт(49.5%)имехединци(48.4%),секторътнауслугитеепо-добреразвитвобластитеВълча(34.3%)идолж(33%).

Процеситенаикономическореструктуриранесапричинилимиграцияотградскитесредикъмселскитенаселениместаотголямбройбезработнивъз-растнилица,къдетосезанимаватсъсселскостопанство.големиятдялселсконаселениеиголяматачастселскиземи,особеновюжнатачастнарегиона,правятселскотостопанствопреобладаващсекторврегионалнатаикономика.Потозиначин,нарастващиябройзаетилицавселскотостопанствоинеговитеподразделения,вследствиенареформатазасобствеността,кактоиползване-тонаостарелитехнологии,едовелодоважнонамаляваненапродуктивносттанасектора,катостойносттадаварезултативреалниусловияоставащикатоцялосъщите,докатосенаемаработнасила.

строителствотона2пан-европейскикоридори(пътенкоридорIVир.ду-навкоридорVII),коитопресичатобластта,сеочаквадаповишатрегионалниядостъпидастимулиратпривличанетонаинвестиции,допринасянетозапо-добрамобилностнапазаранатруда.накрая,ноненапоследномясто,изпъл-нениетонапроектищеналожиползванетоначовешкитересурсинаобластта.

ощеповече,задасепривлекатчуждиинвестиции,румънияеустанови-ла–свободнизонизаданъчниоблекченияпотечениетонарекадунав,нонитоеднаот тяхнееразположенаволтения.следпострояванетонамостаприкалафат–Видиннаддунава,сеочаква,чекалафатщеотговоринаусловията,необходимизаполучаваненастатутнасвободназона:ключоваточкавпът-ния,железопътнияисъщоречниямеждународентрафик.

разработванетонавъзможностизапроучванеикапацитетврамкитенауниверситетските центрове и ползването на резултатите в сектора намсП,могатдасъздадатусловиязаразвитиетонабизнессредата.

ЮГОЗаПаден реГиОн

индикатори за характеризиране на степента на развитие и икономически потенциал

- 2004-

индикатори регион области румънияdJ gJ mh ot vlнаселение,заетост,безработица

общонаселение(абсолютнастойност)

2,317,636 720,554 386,097 305,901 488,176 416,908 21,673,328

градсконаселение(%) 47.2 53.0 46.7 48.3 40.4 45.0 54.9

селсконаселение(%) 52.8 47.0 53.3 51.7 59.6 55.0 45.1


ii.2. Северен регион на България

успехътнаБългария в трансформиранетона своятаикономика от цен-тралнопланиранекъмосноваващасенапазарасистемаоставанеизмеренпрез1991 г. Без съмнение, всеки състав на българското правителство се сблъс-кастозипроблем,катонепреодолимазадача.Понеженеговитефинансовиипроизводствениресурсисабилинеефективноразпределениотмногогодининасам,икономикатаспешносенуждаешеотмащабниреформи.Производстве-ниятсекторбенеконкурентенвсветовнитепазари,технологичноостарял,иконсумиращенергияиматериаливразточителниразмери.селскостопанскиятсектор,някогабилнай-продуктивниятвикономикатанаБългария,едегене-риралдотакавастепен,честранатаедвамуспяданахранинаселениетоси.новтърговскирежимстрадиционнипартньорибимогълдаобтегневечени-скиятвърдвалутенрезерв,катоограничавадостъпадосуровиниимодернитехнологии.Външниятивътрешендългсаогромни,когаторежимътнатодорЖивковпадна.инфлациятабеголяма,проблемитесоколнатасредажестоки,аквалифициранияттруднедостатъчен.

няколко фактора затрудняват остойностяването на социалистическитеикономикиоткапиталистическатаперспектива.ценитевсоциалистическитеикономики имат предимно счетоводнафункция; те не отразяват в действи-телностлипситеитърсенетонададенпродукт,такакатоеприкапитализма.оттук,сравнениятанастойностнитепоказателиетрудно.катодопълнение,някои социалистически статистика просто са изчислени по различен начин.например,социалистическиятеквивалентнанационаленприходсеотнасядонетенматериаленпродукт(нмП),изключвайкистойносттанаповечетоуслуги,включителноправителството,коитонесасвързанисфизическопроизводство.

точната оценка на българските политики и изпълнението им след ко-мунистическиярежимесъщомноготрудназащотоиманепълни,неточнииподвеждащистатистики.някоизападниикономистисанаправилиусилиядаизползватбазатаданниоткомбинацияотбългарскатастатистика,различниикономическитвърдения,истатистическитехники.

общатаработнасилавБългарияебила4.078милионапрез1988г.оттазиобщо,35.9процента,класифицираникатоиндустриалниработници,19%сел-скостопанскиработници,и18.9%работещивсекторанауслугите.През1985г.около56%отнаселениетоевработоспособнавъзраст(16до59годинизамъжеи16до54зажени);22.9%санеработоспособни,и21.1%напенсионнавъзраст.

на1януари2007г.Българиявлезевевропейскиясъюз.товадоведедонезабавнамеждународнатърговскалиберализация,нонямашешоквиконо-миката.Правителствотостигадогодишенизлишъкотнад3%.тозифакт,заед-носгодишнияръстнаБВПотнад5%,доведенаправителствотозадлъжнялостот22.8%отБВПпрез2006г.от67.3%петгодинипо-рано.товаконтрастирасогроменнастоящотчетендефицит.нискителихвенистойностигарантиратна-личиенафондовезаинвестицияипотребление.например,бумътвпазарана

Социално-икономически условия в регионите, включени в проучването 99

недвижимитеимотизапочнаоколо2003г.Всъщотовремегодишнатаинфла-циявикономиката,коятоварирашеипрезпоследнитепетгодини(2003–2007г.)стигнадонай-ниско2.3%инай-високодо7.3%.най-важнотое,четовапо-ставязаплахазавлизаненастранатавеврозоната.Българскотоправителствовъзнамеряваевротодазаменилевапрез2010г.обаче,експертипредвиждат,четоваможедастаненай-ранопрез2012г.отполитическагледаточка,съ-ществува координациямеждуикономическиярастежнаБългарияи стабил-ността,необходимизараннотоприсъединяванекъмединнатаевропейскава-лута.ПокупателнатаспособностнаглаваотнаселениетовБългарияевсеощеоколоеднатретаотсреднатаевропейскаEU25,докатономиналниятБВПнаглаваотнаселениетоеоколо13%отсреднияевропейскиEU25.

ПостоянниятакцентнаБългариявърхуразвитиетонатежкатапромишле-ностнавсякаценадоведедотърсененасуровини,многопо-голямо,отколко-тотези,скоитостранатаразполаганаличниресурси.тозипроблемсезасилииотнеефективнотоползваненаенергиятаисуровините:Българияеползвалаповечеенергиянаединицапроизводителвсравнениесвсякадругазападноевропейскаикономика.Потазипричина,единотнай-характернитеаспектинабългарскатаследвоеннаикономикабеопоратавърхусуровините,внасяниотбившиясъветскисъюз.

освензамърсяването,причиненоотгоренетонавъглищавдомашниус-ловия,около1,500мегаватаоткапацитетадобитоттермоенергиявБългарияебилнеоползотворенпрезкъсните1980г.,зарадинедостатъчнотодоставя-ненагоривоилиавариивоборудването.околополовинатаоткапацитетанаместнитетоплоиелектроцентралисаразчиталинадобавкаотголемитеелек-троцентралиипредоставящитоплиназапромишленосттаизабитовинужди,коитонесабилиналичнипосъщитепричини.

Вранните90годинина20в.,българскитеенергийниплановицисесблъс-кахасъссериознадилема.ВъвВецмарицаизток-1,марица–изток-2идимодимчев,разположенивкаменовъгленбасейнмарицаизток-,дългосрочнитепланове призоваха за постепеннотоизместванена остарялото оборудване всъществуващитецентрали.ноповечетооттезипроектизакъсняхапрез1990г.решениетоот1990г.данебъдезавършенстроежанаатомнатацентралавБелензначеше,чеседаваголяманадежданакаменовъглениябасейнмарицаизтокзадобиваненатоплоиел.енергия.През1990г.оттамседобиваше70%отвъглищатанастраната,инеговитетриблокадопринесохас25%отобщопроизведенатаелектроенергия.

Промишлениятелектрическикомплексмарицаизток(съссвоитепредпри-ятиявмашиностроенетоиремонтнитедейностиеединотнай-големитеин-дустриалницентровевБългария,даващпоминъкна22,000душипрез1991г.)функционираот1951г.;до1991количестватананеговитевъглищаинадежд-носттананеговатаинфраструктурасепонижисилно.новтазикритичнаточкаотнационалнатаикономика,средстватабяханедостатъчнизакапиталовиин-вестиции,особенозазакупуваненачуждестраннитехнологии.Всъщотовремеиндустриалнитеорганипризнаха,изгарянетонавъглищасвисокосъдържание


насяраиоткритиярудниквмарицаизтокзасериозенекологиченпроблем,справянетоскойтощеструвапонемилиардилевове,особеновтвърдавалута.

добиването на хидроенергия е било съсредоточено в югозападна Бъл-гария,номалкосареките,коитопредлагатшироко-мащабенхидроенергиенпотенциал.най-големиятводноелектрическипроектзадеветияпет-годишенплан (1986-90г.) е завършванетонацентралатачаира, коятощедобави864мегаватадобиткапацитет.развитиетонаместниВец-овевмалкирекиебилоприоритетпрезгодините1990г.

Описание на реките и водните течения в зоната на проучването 101

Глава III описаниенарекитеиводнитетечениявзонатана

проучването

iii.1. речни потоци в област долж

III.1.1. Жиу

БасейнътнарекаЖиусъдържа275рекисплощпо-голямаот10км2,14езераи12язовирасплощнад50ha.рекаЖиуееднаотнай-важнитереки,те-чащинатериториятанарумъния.нейнатадължинае339кминейнитеизворисаразположенивюжнитекарпати.тяеобразуванаотсливанетона2основнипритока,извиращинанадморскависочинаотоколо1,500м:западенЖиу,сизвориотПланинитеретезат,източенЖиу,сизвориотюжнитесклоновенаПланинатасуриану.нагорепотечениетосепоявяватдолини,типичнитесниидълбоки,сформатанабукватаV,липсватголемиречнибасейни,среченматериалсголемиразмери(камъчета,чакълидр.).


БасейнътнарекаЖиуимаречнамрежасгъстота0.38км/км2,исреденгодишендебите92m3/s.зонатанарезервоараеразположенавюжнатачастнарумъния,покриващплощот10,080км2,откоито37.5%(3777км2)езаетаотгори.тяпресичанай-старатаиважназонанаотворенирудницивстраната(басейнътнаПетрошани).течевпосокаюг,иминавапрезвисокихълмове,иследвливанетонаосновниятипритокмотру,койтопресичавторияповажностоткритрудниквстраната-басейнътнамотрусевливаврекадунав.среднатачастнабасейнанарекаЖиуесъщомноговажназона,известнасдобиваненанефт.следсливанетосрекамотру,Жиусеспусканадолуоще78м,предидадостигнедунава.товапозволяванарекатадаобразуваширокиотклоненияилитеснизавои,малкиостровчета,коиторазделятречнотокорито.

следкрайованадолупо течението,бреговетенарекаЖиусафрагмен-тираниотпроломи,образуваниотвременниплавателниканали,коитонемо-гатдабъдатотнесеникатопритоци.тозирегионсехарактеризирасъщотакаотизобилнитеченияпоизточнитесклонове(катонапримервджиорок,мурта,добрещ),коитосеползватбезспециалнидейности,порадипостоянствотоимиобема.отдяснатастрана,вр.Жиусевливат31притока,катонай-важнитесатисмана,Жилт,мотруирасник.отлявосевливат,21притока,катонай-ва-жнитеса:източенЖиу,сасду,чиояна,Жилорт,амарандия.БасейнътнарекаЖиуима69езераирибарника,14откоитосапо-широкиот0.5км2.Повечетосаразположенивъвводохранилищатанарекадунав.естественитеезеравъвводохранилищатанадунавсагенетическиразнообразни,формиранизаедносхидрогеографскатамрежаисабилиобектнаерозияиразрушенияотвятъраипясъците.Входящатаводаоттезиезеразависиотхидрологичниярежимнар.дунавиотхидро-географскитеусловия.Приижданетонаводитеосигуряваза-пълванетоиподдържанетонатезидепресии,коитоняматсвоисобствениводниресурси.Благодарениенаблизосттадоповърхносттанаподпочвенитеводи(0-2м),водатаможедасеподдържавезерата.кактозапълванетонаезерата,такасъщоиформиранетонабреговетезависиотпродължителносттанамаксимал-нитениванар.дунав.някоиотезератастанахаприроднирезервати:Балталата(60ha),адунъциидегеормане(102ha),комплексаПряжба-Факай(28ha),Балтачилиени(47ha),Йонеле(3.2ha),караула(28ha)иБалтанягря(1.2ha).

регулациитезасягат59реки,абентовете32язовира,коетоводидомоди-фикациивтечениетонареките,променинахидравличнитехарактеристикиипрекъсванияпопродължителносттанабреговатаивица.Вбасейнанар.Жиу,общатадължинанабентоветее835км,аобщатадължинанарегулациитее478км.саматар.Жиуимабентовесдължинаот234км(69%).имабентовенадринчя(54%),западенЖиу(42%),източенЖиу(45%),мерецел(83%).Бенто-ветевдругитерекидостигатдо30%дължинатанареките.степентанаинтер-венцияпотечениетонарекитее15.3%.

ВБасейнанар.Жиуимаседемразклонения,изпълненивгорнитетечениянаводнитеканали.Водатасепрехвърлякактовзонатанасъщиябасейн(мотру–тис-мана;западенЖиу–ВалядеПещи),кактоимеждубасейните:черна–басейнанаЖиу(черна-морту)илибасейнитенаЖиуиолт(Жиет–лотру;галбен-олтец).


инсталираният обем на тези отклонения е 79.1m3/s., отклоненията сасъздаденизахидроелектрическицели,сизключениенаотклонениетозападенЖиу–ВалядеПещ,коетоенаправеносцелдадоставяводанажителитеотдолинатанарекаЖиу.Последнотоотклонениеенадземнотониво.

иманяколкопостоянниязовирниводохранилища:

�ВодохранилищетоВалядеПещи.Бентътзадържа4.2milm3отводатавнивонанормалнозадържаненавода(ннз).общиятобемнаезеротое5.4 mil m3.Покриваплощот0.24км2,иимамаксималнадълбочина56м.изграденесцелводоснабдяванеидасеизбягватнаводнения.

�ВодохранилищетонаВадени+търгуЖиу.Бентътзадържа1.8milm3отводатавннз.общиятобемнаезеротое3.8milm3.Покриваплощот1.07 km2,иимаприблизителнадълбочинаот21.5m.изграденесцелпроизводствонаелектроенергияизадасеизбягватнаводнения.

�Водохранилищетонатурчени.Бентътзадържа7.4milm3отводатавннз.общиятобемнаезеротое3.3milm3.Покриваплощот1.5km2. изграденесцелпроизводствонаелектроенергия,водоснабдяванеиза


дасеизбягватнаводнения.

�Водохранилището на исалница. Бентът задържа 2.5 милона m3 nrl. Ползваемиятобемнаезеротое1.4мил.m3.изграденесцелводоснаб-дяваненапроизводственитеединици.

iii.2. речни потоци в област Монтана

III.2.1. Лом

реката добива своето наименованиеотсвоитепритоциБелиичернилом,теча-щизаедно.течевсевероизточнатачастнаБългария през областите търговище, раз-градирусеи севливаврекадунавкрайградрусе.нейнатадължинае197км,аба-сейнътие2947кв.kм.основниятигоди-шенводендебите222x106куб.м.и117x106куб.м.всухагодина(75%).

III.2.2. Цибрица

цибрицаерекавзападнатадунавскаравнинавсевернатачастнаБъл-гарияиедесенпритокнарекадунав.рекатапроизтичаотзонатанаШирокапланина(„WideMountain“)наПред-балканаблизодосръбскатаграницавпо-сокасевероизтокподиагоналнаобластмонтана.източноотселодолници-бървобщинаВълчедръм,течекъмрекадунав.

рекацибрицаимадължинаот87.5кмиотводнителенбасейнот933.6кв.км.Вигнатово,близодоустиетонацибрицасредниятдебитеот2куб.м/сек.Водитенарекатасеизползватзанапояване.нискотоплатомеждуцибрицаназападиогостанаизтокеизвестнокатозлатияиеплодороднаселскостопан-сказона.

Вдревниримскивремена,рекатаебилаизвестнакатоCiabrusарайонътебилнаселеноттракийскиплеменанареченитрибали.

iii.3. речни потоци в област Враца

рекаогостаеснай-голямаотводнителнасистемавсеверозападнаБълга-рия.Всвояводенбасейнтявключваповечеот40притока.рекаогостаедълга141km,заемащаплощотповечеот3,110km2,съссреднанадморскависочина


of395m,среденреченнаклонот11.4‰,среднагъстотанаречнатасистема0.73 km/km2,изалесениплощи37%.най-големиятипритокерекаскат,коятоедълга134km,сплощоколо1,074km2,среднанадморскависочина200m,залесениплощи6%,среденреченнаклон2.8‰,исреднагъстотанаречнатамрежа0.27km/km2.

Производственият капацитет на такива промишлени сектори, катомин-нодобивната, химическата промишленост, хранително-вкусовата и селскотостопанство, са вредили на природата предимно през 70-те години на 20 в.дои следликвидиранетонамините, голямдялнапредприятията-замърси-тели през 1990 г. не е реализирана голяма ефикасна политика за околнатасреда.Бъдещеторазвитиенасеверозападнияикономическирегион,койтоенай-слаборазвитиятсъгласноизискваниятанаесзаизпълнениеиефикаснаекологичнаполитика.домоментапроучваниятасаконцентриранивединичничасти,отнасящиседоотделникомпоненти.затазицеленеобходимоизпъл-нениетонацеленасочениоценкизаоколнатасреда.целтанатовапроучванеедасеориентиракъмосновнииизчерпателниоценкизаекологичниятоварнатериторията,върхукоятосеправипроучването.

разработкатасеосноваванатеоретичнииметодичнипринципинасисте-мите за анализ на основните компоненти на природата и техногенетичнатаоколна среда и техните решения в съответствие със законодателството наБългарияинаес.

рекаогостасъссвоитенад40притокаобразувадобреразвитаречнамре-жа, принадлежащакъмрайоннадунавските отточни водинасевернаБъл-гария.най-силноторечно течение се характеризира със зонана надморскависочинанад1,600м,където85-90%отдъждоветесетрансформиратвреченпоток;взониснадморскависочинаот600-1600мтозипроцентеоколо40%средно;взонис300-600м–25%,ивравнинно-хълмистичастинабасейнана


рекаогостаинейнитепритоци–само10-12%.Вкарстоватаобластвсичкико-личествавалежисатрансформиранивподземниводи.разграничаватсечети-ризонивбасейнанарекаогоста,взависимостотстепентанаизобилностнаводата,т.e.количестватаводниресурси:

�силноизобилстващ–теренинад1,400мнадморскависочина,съссре-денгодишенпотокнадвишаващ800мм;

�значителноизобилстващ–съссреденгодишентечащпотокмежду300мми800мминадморскависочинанад600м;

�умеренаводоносимост–съссреденгодишентечащпотокмежду60мми300мминадморскависочинанад150м;

�слабаводоносимост–съссреденгодишентечащпотокмежду15мми300мминадморскависочинадо150м.

изобилиетонаводитевбасейнасепроменяот1.8пътинадсреднотодоблизо2пътиподсреднотонивовзависимосттовадалигодинатаедобраилисуха.разпределянетонаводитенарекаогостаподунавскатаравнинапрезмесецитеставапоследнияначин:вградмизиямаксимумаепрезмесецмай–49.60м3/sиминимумапрезавгуст–2.13м3/s;рекаскатвселонивянин–мак-симумътепрезмартот2.02м3/s,аминимумътпрезавгустотновос0.24м3/s.алпийските притоци наогоста се характеризират с два поточнимаксимумапрезмай-юниисъответнидваминимумасептември-октомври.

речнитеразливисъздаватекологичендискомфорт.имаидентифициранимежду3и7случаянаречниразливазагодина.споредброянанаводнениятанагодинамогатдасеидентифицираткато:почтибезнаводнения–съссред-начестотананаводнениятдотрислучая(малкирекивдунавскатаравнинапод300мнадморскависочина);сняколконаводнения–до6случая(долнитетечениянарекаогостаинейнитепритоцивдунавскатаравнина)иумеренинаводнения–6-7случая(горнототечениенарекаогоста).

средните годишни температури на речните води варира както следва:рекаБерковицавградБерковица8.8°C;рекаБотунявъвВършец7.7°C,ивселостояново–9.4°C;рекадългоделскаогоставселоговежда8.1°C;рекачипровскаогоставградчипровци7.5°C;рекаогоставселомартиново8.1°C,вселокобиляк–11.1°C,ивградмизия–12.1°C

качествотонаводатанарекаогостасехарактеризирасхимическисъс-тавки, повлияни силно от природните и антропогенните фактори. Водите вбасейнанарекаогостасеотнасятпоотношениенаобразуваненасо2:водитенарекитеогостаискатвравниннитечастиевъглеродендиоксид-калций-на-трийсаводитевизворнитечастинарекаогоста(мартиновска,чипровскаидългоделскаогоста).основатанасоленостнаводитенарекитевдунавскатаравнина е около 300-400mg/dm3, като надморската височина в единичнитечастинабасейнасепокачваиварирамежду500и1,000mg/dm3.отклоненияотстойноститенаосноватанасоленостсазабелязанивъввсичкиантропоген-нозамърсенизони.до1990г.водитесабилинапълнозамърсенисотложенивеществавместатазаизхвърляненаотпадниводиотзаводитезарудодобив


вмартиновоизаводаседмочисленицивзгориградсасеизхвърляливдветерекимартиновскаиВартешница.количестватанатезивеществаразтворенивконтейнеребило1,498,000kg/дени1,204,000kg/денсъответно.Понастоя-щемсамозаводавзгориградработи,ноколичествотонаотложенивещества,изхвърленивконтейнеринееобявено.другиголемизамърсителидо1990г.са:целулозниятзаводвградмизия(изхвърлящотложеничастицивъвводи-тенарекаскат,количествоот28,154kg/ден),химичнитезаводикрайВраца(заедно с други 38 малки предприятия,чието количество отложени частицивъзлизана13.163kg/ден)ициментовиязаводвселоБелиизвор(изхвърлящотложеничастицивъвводитенарекаБотунияколичествотоот6,050kg/ден).споредданнинацачев(1973г)количествотоотложеничастици,изхвърленивбасейнанарекаогостаотповечеот110предприятия,заводи,миниирудни-цинадвишаващи2,779,843kg/ден.същиятавторизследвазамърсяванетонаводитевбасейнанарекаогостасотпадниводиотбитовиизточници.градо-ветемонтана,Берковица,Вършец,Враца,Бяласлатинаимизиясаобявензанай-големи замърсители. количеството на отложени частици, изхвърлени врекитетамнадхвърля2т/ден.след1990г.катонай-замърсеначастеобяве-назонатамеждуградоветемонтанаиБерковица,асилнонамаленоеводнотозамърсяваневостаналитечасти.споредмеждународникритериистепентаназамърсяваненаводитевбасейнанарекаогостанавлизавI,IIIиIVкатегории.

карстоватаподземнаводаемноговажназаналичиетонасладководнииз-точници.най-големитекарстовиизвориврегионасенамиратвследнитенасе-лениместа:монтана(600dm3/s),кобиляк(900dm3/s),Белиизвор(600dm3/s), Враца(1,550dm3/s),Паволче(2,000dm3/s)илютаджик(12,500dm3/s).

минералните водни източници във Вършец, със своето съдържание наазотнагрупа,високосъдържаниенарадонитемператураот38°Cгоправят


подходящзаразвитиетонабалнеология.

Вбасейнанарекаогостасаизградениповечеот180язовира–занапоя-ване(язовирогоставмонтана),заводоснабдяване(язовирсреченскаБараизаснабдяванеселектричество(язовирнакаскадатаПетрохан).голямачастоттезиязовирииматкапацитетпод10милм3,катонай-големитесаязовиритесреченскаБараскапацитетвариращмежду10и100мил.м3иязовирогоста,чийтокапацитетнадвишава500мил.м3.

III.4. речни потоци в област Плевен

III.4.1. Искър

рекаискъренай-дългатарекавБългария,извиращаотрилапланина,течащавпосокасеверкъмцентъранастраната,сдължинаеот3,639km,ирекатаимаобщводосборенбасейнот8,646km2.

рекаискър се влива в рекадунав, на северната границана България.средниятгодишенобемнавливащисеврекатаводиемежду716милионам3(навръхновиискървсреднотоискърскодефиле)до1,325милионам3(вкраянадефилетооколоселоребарково).Проектътнямадазасегнецялостнияобемнаводите,вливащисевискър,нитощеимавъздействиевърхутечениетонарекадунав,накоготоискъреприток.

рекаискъреподконтроланадирекцияВоднибасейни-дунавскирегион,коятоечастотминистерствонаоколнатасредаиводите.тазидирекциябевключенавподробенсъществуващпрегледотстрананаEIAиебилаотголямозначениевразвитиетонаусловиязаиздаваненаразрешителнозаразвитиетонатозиПроект.

същественатасолиднагеологияварираотседиментнискали,катопясъч-ницииваровици,довулканичнискаликаквитосашиститеибаласта.освенкарстовия варовик, нито едни от тезиформации не представляват значимиподземниводоизточници.

качеството на водите на среден искър, повлияно от замърсяването отшироккръгизточницие:

�Пречистваненаизползваниводиотбитовиииндустриалнипотребителиотсофия.особеноповременависокиводи,непречистенатаканализа-цияимръснаводасеизхвърлятдиректновреката;

�непречистените ползвани води от населениместа в близост до рекаискър,коитосеоттичатвнея;

�Промишленитеотпадниводиоткремиковцисеизхвърлятврекалес-новск,коятоепритокнаискър,икоятосевливавгорнотоитечениевискърскотодефиле;

�Бунищеибоклуквъвводатаи


�изхвърляненанепречистенитеводиотселатапопоречиетонареката.

историческите проучвания за качеството на водата, както и основнотопроучване,предприетоотстрананаEIA,показва,чекачествотонаводитенарекаискъре предметна “импулси”от замърсявания, свързани с голямотоколичествовалежи.обаче,качествотонаводитенарекаискърбавносеподо-брявапрезпоследнитедвайсетгодини,синсталиранетонановиВодопречис-твателнистанциивсофияивдругиградове.Предитезиподобрения,рекатаебилазначителнозамърсенаисмногоограниченоколичестворибавнея.имамалконаличниданниотносноседиментниятоварвреката.еднопроучване,извършенопрез1973г.,набазакоетоеизчислено,че4,750,400м3плаващиседиментии475,040м3влачещиседименти,минаватпрезкаскадитенарека-тазагодина.

седиментитеутаенивискърскатадолинасабиливзетизапробиианали-зиранизасъдържаниеназамърсители,задасеоценинивотонавъздействи-етоотпромишленитеибитовиотточниводи,влизащивреката.извършениятанализпоказва,чевседиментитеимаповишеносъдържаниенатежкимета-ли, петрол и органични химикали. Въздействието на тези седименти върхукачествотонаводитещесеуправляваповременастроителнатапрограманаминистерствотонаоколнатасредаиводите.


Ползванетонаводитевсреденискъреограничено.основниятизточникнанапояване(задомашнизеленчуковиградини)епитейнатавода.Питейнатаводасечерпиотпотоцииезеравобкръжаващитепланини.нямаданнизапод-земниводивтазизона.средниятискърсеползвазанякоидейностизаотдих,включителнориболовиводниспортове(кану,каякирафтинг).

III.4.2. Вит

рекаВитзапочваследсливанетонаБелиВитичерниВит,извиращиотстарапланина.Вгорнототечениенарекатасклоноветедостигатдо2000/00,новтетевенсклонътепо-нисък-100/00.средниятсклоннарекатае9.60/00,гъстотатанаречнатамрежаемногомалка–0.5км/км2.Форматанаводедела(наклонапокойтосестичаводата)епродълговата(среднаширина–25км)собщбройпритоцисамодесет.среднатанадморскависочинаеоколо400м.

Планинскатачастепокритасгориипасища.надолупотечениетореч-натадолина серазширяваиоколоречниятпоток сепоявяват култивираниплощи.Характерътнаводнотокоритонавододелапродължавадосливанетодветереки.следтоватечениетонаВитпродължававпосокасевервпо-голя-мадолинаснискисклоновенабреговетедопоследниясекторнапроучванияподземенводедел–селотърненевсреднатачастнареката.напречниятраз-резимаформатанатрапецитериториятаоколорекатасесъстоиотпасища,градинииполета.

ПълноводиетонарекаВит,следсправкасгодишнитехидрографики,по-казвадвамаксимума–най-голямпрезпролетта(март-май)ивторичен,обик-новенопо-малъкпрезесента(октомври-ноември).основнатапричиназаго-дишнитемаксимуми са честите интензивни валежи и топящите се снегове,попадащивъвводнотокоритопрезпролетниясезон.най-нископълноводиесе


забелязвавкраяналятото(август-септември),нонякоиотделнипокачваниянаводитесарегистриранивтозипериод,врезултатнавалежитепрезлятото.среднотоводнооттичаневградтетевенеоколо4.34м3/sили137милионам3 разпределенпредимнопрезпролетниявисокприлив–40%,вториченесененприлив–40%иостаналатачастотгодината–20%.среднотоводнооттичаневградсадовецеоколо12.14м3/sили380милионам3.среднотоводнооттичаневселотърненееоколо13.00м3/sили410милионам3.

ВкоритотонагоренВитиматримониторинговихидрометричнистанциивградтетевен(БелиВит–откритапрез1938г.),вселосадовец(главнототе-чениенаВит–откритапрез1935г.)ивселотърнене(главнототечениенаВит–откритапрез1935г.).занастоящетопроучванеотпотоцитесесъбиратвсе-кидензапериода1991-2006г.даннизавалежитезапетдъждосъбирателнистанциивречнотокоритосасъбранизасъщияпериод–станциитерибарица,тетевен,лесидрен,угърчинисадовец.

III.4.3. Осъм

БасейнътнарекаосъмвключвачастиотстараПланина,подножиетонадунавскатаравнина.Планинатаоколотроянскиябалканобхващасеверните


склоновеначастотПредбалканамеждукапуджика(1.521м)ивръхБотев(2.376м).дълбокитеиотвеснидолини,коитоминаватпрезбилотонастарапланинавпосокасевероизтоккъмрекаБелиосъм,разделятсеверниясклонвъввертикалниихоризонталнихълмове.

тазичастотБалканакатоцялосехарактеризирасъсстръмниюжнискло-новеинетолковастръмнисевернисклонове.севернитесклоновесапресе-чениотрекииразделенинамногохълмовевпосокаюг-югоизток,север-се-верозападисеверозапад-югоизток.По-важнитепланинскибилаихълмовеотизтокназападса:гребана,дебелидял,Жидовдял,Присоето,турлата,рата,Шипковскиръдидруги.насеверотШипковскиръдкъмдолинатанарекакалникимавърхове,ридовеихълмове,коитосасвързанипоразличнипътищаспланинаВасильовска.на-важнитесаголямаижварленкаималкаижварленка,урсел,моминскикамъкидр.

Басейнътнарекаосъмпокривамногоплодородни,обработваемиплощи.Впланинскиярайонивподножието,повърхносттаиезаетаотмалкиполета,повечетооткоитопоказватсложенрелефисивигорскипочви,алувиалниигорскипочвииалувиалнипасища.значителначастотобработваематаплощв


среднототечениенарекатаимаразличнирелефниформинстръмнини.Пре-димносъссъдържаниенакарбонати,типичениизбледнялчерноземиалу-виалнипочвииалувиалнипасища.зонатанаустиетонарекаосъмепокритасалувиалнииалувиално-пасищнипочви,икарбонатничерноземи.низинатанаБелянеимапотъмнеликарбонатнипочвиитипиченчерноземиалувиалнипочвииалувиалнипасища.

В басейнът на реката се отглеждатмного зърнени култури (пшеница ицаревица).дялътнаспециализиранитекултури,плодове,зеленчуциитрайникултуриемалък.


Глава IV описаниенатехнологиите,използванивстроителствотона

хидроелектрическицентрали

iV.1. Конфигурация на обекта

целтанахидроелектрическатасхемаедапревръщапотенциалнатаенер-гияотвода,течащаврекивпаднатурбина(използвасетерминът„напор“),велектрическаенергиявдолниякрайнасхемата,къдетосенамираелектро-централата.Производителносттанаенергияотсхематаепропорционалнанатечениетоинанапора.

обикновеносхемитесекласифициратсъгласно“напора”:

�Високнапор:100-миповече

�среденнапор:30-100м

�нисъкнапор:2-30м

тези обхвати не са строги, но са просто средства за категоризация наобекти.

схемитемогатдабъдатопределенисъщотакакато:

�схемизатечениетонареки

�схемиселектроцентрали,монтиранивосноватанаязовир

�интегриранисхемивканалииливодоснабдителнитръби

IV.1.1. Схеми за течение на реки

схемитезатечениенарекисаразположени,къдетотурбинитегенери-рателектричество,тогавакогатоводатаеналичнаисепредоставяотреката.когаторекатапресъхнеитечениетопаднеподопределенитестойностиилиминималниятехническипотокзатурбина,добивътспада.

схемите със среден и висок дебит ползват преливниците за пренасоч-

Описание на технологиите, използвани в строителството на хидроелектрически централи 115

ваненаводатакъмвходнияканал,иследтоваяпренасятдотурбинитепрезнапорни тръби или напорни водопроводи.напорните водопроводи са скъпиисъответнотозипроектнеерентабилен.другаалтернатива(фиг.1.1)едасепренесеводатапоканалсмалъкнаклон,течащпокрайрекатадовходнияканалподналяганеилишлюзиследтовапрезкъснапоренводопроводдотур-бините.акотопографиятаиморфологиятанатеренанепозволявалеснотопо-ставяненаканал,тръбатаснисконаляганеможедасеокажепо-рентабиленвариант.Вотверстиетонатурбините,водатасеизхвърляврекатачрезулей.

Понякогамалководохранилище,складиращодостатъчновода,задафунк-ционирасамовпиковичасове,когатоценитенаелектричествотосависоки,можедасеизградичрезпреливник,илиизкуственоезерцесподобниразмериможедасепостроившлюза.

фиг.1.1

фиг. 1.2

схемитеснисъкнапорсаподходящизаизгражданевдолинитенареки-те.могатдабъдатизбранидва техническиварианта.единиятеаководатасепренасочвакъмвходенканалкъснапоренводопровод(фиг.1.2),докатовсхемитесвисокнапорсеизграждамалкоязовирче,снабденосъссекторнипортииинтегриранвходенканалзавсмукване(фиг.1.3),електроцентралаирибарскастълбичка.


фиг. 1.3

IV.1.2. Схеми на електростанции в основата на язовир

малкитеводноцентралинемогатдасипозволятголямоводохранилище,за да функционира електроцентралата, когато е най-уместно, разходите заотносителноголямоводохранилищеихидравличнитесъоръжениябихабилимноговисоки,забъдееднотаковарешениерентабилно.ноаковсепакединтакъвязовиревечеизградензадругицели,катонапримерконтролнана-водненията, напояване, водоснабдяване в големите градове, за забавленияидр., - възможноедасепроизвеждаелектричество,катосеползвадеби-тът,съвместимснеговотофундаменталноползванеилиекологичнияпотокнаводохранилището.основниятвъпросекакдасесвържегорнотоикрайнототечениясводнияканаликакданапаснетурбинатавъвводнияканал.акоязо-вирътимавечеизходенканалнадъното,вижфиг.1.4,завъзможнорешение.

фиг. 1.4

Приусловие,чеязовирътнеетолковависок,щесеинсталирасифонкатовходен канал. интегралните сифони- входни канали (фиг. 1.5) предоставят


елегантнорешениевсхеми,общо,снапоридо10мизастанциидооколо1000kW,въпреки,чеимапримеризасифони-входниканалисинсталиранкапаци-тетотдо11MW(Швеция)инапоридо30.5м(саЩ).турбинатаможедабъдепозициониранакактонавърханаязовира,такасъщоиотстранатанадолнототечение.електростанциятаможедабъдедоставенапредварителнооформенаследстроителнитеработииинсталиранабезсъщественимодификациивязо-вира.

фиг. 1.5

двавидасхемимогатдабъдатпроектиранизаизползванекатонапоите-ленканал:

�каналътсеразширявазадасенастанятвходенканал,електростанцияиулейистраниченобход.Фиг.1.6показвасхемаоттозивид,сподвод-ноел.оборудванескалпановатурбинасправъгъл.заохрананаводатазанапояване,схемататрябвадавключвастраничниобходи,кактоепо-соченонафигурата,вслучайназатваряненатурбина.тозивидсхемаможедабъдепроектиранакатозаканал,катодопълнителниработи,докатоканалътработещспъленкапацитетбибиламногоскъпаопция.

Фиг. 1.6

�акоканалътвечесъществува,схемакатотазиотфигура1.7еподхо-дящорешение.каналътможелекодасеразшири,задавключивхо-денканалипреливник.задасенамалиширинатанавходнияканалдоминимум,щесеинсталираудълженпреливник.отвходнияканал,шлюзътпокрайканаладоставяводаподналяганезатурбината.Водатаминавапрезтурбинатаисевръщаврекатапрезкъсулей.


Фиг. 1.7

IV.1.3. Интегрирани схеми в системата за водна абстракция

Питейнатаводаседоставявграда,чрезпренасяненаводатаотводохра-нилищеотгорнототечениенаязовирапосредствомпомпаподналягане.обик-новеновтозивидинсталация,разпръскванетонаенергиятаотдолниякрайнапомпатакъмвходанаВодопречиствателнатастанцияедостигнаточрезполз-ванетонаспециалниклапи.Поставянетонатрибунатавкраянатръбата,задапревръщатазизагубенаенергиявелектричество,еатрактивенвариант,приусловия,чефеноменътводен/хидравличенударбъдеизбегнат.свръх-наляганетонаводнияудареособенокритично,когатотурбинатаемонтира-навърхустарататръбасналягане.задасегарантираводоснабдяванепрезцялотовреме,трябвадабъдемонтиранасистемаототклонителниклапи.Внякоисистемизаводоснабдяване,турбинитеизхвърлятводавоткритиезер-ца.систематазаконтролподдържанивотонаезерото.Вслучайнамеханичнозатваряненатурбинатаилиавариявнея,систематанаотклонителнитеклаписъщоможедаподдържанивотона езерото. В някои случаи, ако основнатаотклонителна/бай-пасклапанефункционираисепоявисвръх-налягане,спо-магателнаотклонителна/бай-пасклапабързосеотваряотпротивотежестта.Всичкизатварянияиотваряниянатезиклапитрябваставатбавно,задасезапазятотклонениятавналяганетовдопустимитенорми.систематазакон-тролтрябвадабъдепо-комплекснавтезисистеми,къдетоизходниятканалнатурбинатаеобектнаконтра-наляганенамрежата.

Фиг. 1.8

iV.2. Планиране на малки водноелектрически схеми

окончателниятпроектилисхемаидваврезултатнакомплексениповта-рящсепроцес,къдетоимаотнасянекъмвъздействиетовърхуоколнатасредаи различните технологични опции.така се остойностяват те и се извършваикономическаоценка.


Въпреки,ченеелеснодасепредоставятподробниуказания,затовакаксеоценяваеднасхема,евъзможнодасеопишатфундаменталнитестъпки,коитотрябвадасеследват,предидасевземерешение,аконякойщеприбег-недоподробнопроучванезаосъществимостилине.списъкспроучванията,коитотрябвадасеизвършат:

�топографияигеоморфологиянаобекта.

�оценканаводоизточницитеипотенциала,койтощесегенерира

�изборнаобектиосновнотрасеплюсхидравличнитурбиниигенерато-риитехнияконтрол

�оценканавлияенетовърхуоколнатасредаимеркитезасмекчаване

�икономическаоценканапроектаифинансовпотенциал

�институционална рамка и административни процедури за получаваненанеобходимитесъгласия

Воднитетеченияоколоприродниилинаправениотчовекаканали,движе-щисеоттръбиснискоивисоконалягане,разливащипреливницинабентовеизадвижваненатурбинивключватприлаганетонафундаменталниинженернипринципивтечнимеханизми.Вглава2саразгледанитезипринципизаедноскраткитепътища,произлезлиотопита,натрупанотвековевизгражданетонахидравличнисистеми.

задасерешидалиеднасхемаеосъществима,енеобходимодасезапо-чнеоценяваненасъществуващитеводнитеизточницинаобекта.енергийниятпотенциална схематаепропорционаленнапродуктанапотокаинапора.сизключение намного слаби напори, брутния напорможе обикновено да сесчетезапостоянен,нопотокаварирапрезгодината.задасеизберенай-под-ходящотохидравличнооборудванеидасеизчислипотенциалътнаобектасизчислениянагодишнатаенергийнапроизводителност,криватанапродължи-телносттанапотокаенай-полезна.единичноизмерваненамигновенотечениевпотокимамалкастойност.

измерванетонабрутниянапоризискватопографскозаснемане.Получе-нитерезултати,ползвайкигеодезиченеркериинструментиедостаточно,носъвременнитеподходивоборудванетозаелектроннозаснеманеправитопо-графското заснеманемногопо-лесноибързо. зада сепроизведекриванапродължителносттанатечениетовнеоразмеренобект.товаизисквапо-дъл-бокоразбираненахидрологията.

различниметодинаизмерваненаколичествотонатечащатаводавпотоксаанализираниисадискутиранихидроложкимоделизаизчислениенарежи-манатечениетовпотоквнеоразмерениобекти.

техники за ортофотография, RES,GIS, геоморфология, геотектоника, идр. –сеизползватднесзаоценканаобекта.анализиранисаиобясненисазаключениятаотноснокактебихамоглидабъдатизбегнати.Вглава5саобяс-нениосновнитеплановеихидравличнитесъоръжения,катобентове,канали,преливници,входниканалиишлюзове,саподробнопроучени.


можедаенеобходимополучаванетонаоВоззаизгражданетонасхематаиоползотворяванетонаналичнитеводи.Въпрекиняколотопоследнипроучва-ния,коитопоказаха,чемалкитехидроцентралинепроизвеждатвредниеми-сииватмосферата,нитопроизвеждаттоксичниотпадъци,инедопринасятзаклиматичнитепромени,проектантитещеизвършватвсичкинеобходимимеркизанамаляваненаместнитеекологичнивлияния.

засъжалениепоследнитедерегулациизаповечетоелектрическииндус-триив есенаправило трудно установяванетона общапроцедура, коятодабъдеследвана.ПрединяколкогодиниESHAразработи(декември1994г.)отиметонаE.C.DGXVII,докладза„малкитеводниенергии.общарамказазако-нодателствоипроцедурипооторизация„,ивъпреки,ченееток,имамноговалидниаспекти.докладътеналиченнаинтернетадрес:www.esha.be,наин-тернетстраницатанаESHA.другиважниразглежданиязатези,коитоправятразработкитеитрябвадавзематпредвидтарифитезазеленаиосновнаенер-гияиадминистративнитепроцедуризаприсъединяванекъмелектрическатамрежа.товазависиотенергийнатаполитикаиинституционалнатарамканавсякастрана.

iV.3. Воден поток в тръби

единводенкорпусщеимапотенциалнаенергиянаоснованиенанеговатаскоростивертикалнависочина,скоятокапе,(каторазликаотводнитениваетова,коетозадвижваводнияпоток),коетоеизвестнокато“напор.”.тазиенергияе“гравитационнапотенциалнаенергия.”товаепродуктнамасата,ускорението,дължащисенаефектаотгравитациятаинанапора(m.g.h)исеизразяватвджаули(J).енергийниятнапорвъвводатечащавзатворенпро-водникоткръговонапречносечение,подопределеноналягане,едаденасуравнениетонаБернули:

заотворенканал,сеприлагасъщотоуравнение,носпериодP1/γзамес-тенотd1,вдълбочинатанаводата.

аководатаседопуснедатечемногобавновдълга,права,стъкленатръбасмалкадупка,вкоятосепускаструяоцветенаводавъввходанатръбата,оцве-тенатаводащесепоявикатоправалинияпоцялатадължинанатръбата.тозиефектеизвестенкатоламиниран(слоест)поток.Воднитепотоцивслоевете,катосерияоттънкистенниконцентриранитръби.Външнатавиртуалнататръбаприлепвадостенатанасъщинскататръба,докатовсякаотвътрешнитеседвижисмалкопо-високаскорост,коятодостигамаксималнаскоростблизодоцентъранатръбата.скоросттанаразпространениеимаформатанапараболаисреднаскорост(фиг.2.1)е50%отмаксималнатаскоростнацентралнаталиния.


фиг. 2.1

акосилатанапотокапостепеннонараства,седостигадоточка,когатослоятпотокизведнъжсечупиисесмесвасобкръжаващатаговода.части-цитевблизостдостенатасесмесватстезивсреднияпоток,движейкисеспо-голямаскорост,игиукротяват.Втозимоменттечениетоставатурбулент-но,икриватанаскоросттанаразпространениеепо-плоска.експериментина-правениотосбърнрейнолдс,вкраяна19тивек,откриватчепреминаванетопрезламинарнототечениекъмтурбулентнозависи,несамоотскоростта,ноиотдиаметъранатръбатаискоросттанатечността,иесъотношениемеждуинертнатасилаивискознатасила.товасъотношениееизвестнокаточислотонарейнолдсиможедасеизрази,вслучайнакръглитръби.

оттезиекспериментисеустанови,чезапотокавкръглатръба,критично-точислонарейнолдсеоколо2000.ВсъщносттозипреходневинагисеслучваточноприRe=2000,новариравзависимостотусловията.обачеимаповечеотеднапреходнаточка,итовакоетосъществуваепреходенобхват.

IV.3.1. Преходен поток

Вравномернипотоци,къдетоизтичанетосесчитазапостоянносвремето,оперативнотоналяганевъввсякаточкапокрайнапорнияводопроводеравнананапоранаводатанадтазиточка.акосепоявивнезапнапромянанапото-ка,напримеркогатооперационнатасистемаиликонтролнатасистема,отворятили затварят вратимногобързо, внезапнатапромянав скоросттанаводатаможедапричиниопаснивисокиинискиналягания.тазивълнананаляганееизвестнакатоводенударилиприиждане,иефектитеотнеямогатдабъдатдраматични.напорниятводопроводможедасепръснеотсвръх-наляганеилисрив,аконаляганетоспаднеподатмосферното.Въпрекичеепреходно,при-иждащотоналягане,предизвиканоотфеномена„воденудар”можедабъдесмагнитудняколкопътипо-голямотстатичнотоналягане,дължащосенанапо-ра.съгласновториязаконзадвижениетонанютон,силатаразвитавнапоренводопровод,отвнезапнапромянавскоростта,щебъде:

акоскоросттанаводнатаколонаможедабъденамаленадонула,про-излязлатасиластавабезкрайна.защастиетованеевъзможнонапрактика;


механичнатаклапаизискваизвестновремезатоталнотозатваряненастенитенатръбата,атесъответнонесаизцялотвърдииводнатаколонаподголямоналяганеенесвиваема.

следнотоописание,полазвакакпромянатавскоростта,породенаотвне-запнотозатваряненавратата,иликлапата,вкраянатръбатасъздававълнананалягане,коятопреминаваподължинатанатръбата.Първоначалноводниятпотоксъсскорост(Vo)епоказанна(a).когатоврататаезатворена,водниятпотоквтръбатаиманаклонностдапродължидатече,породенотимпулс.По-нежетозиимпулсспирасъсзатварянетонавратата,тойпредизвиква“вериж-нареакция”следсебеси,кинетичнатаенергиянаелементанавода,намиращвнай-близодоврататаепревърнатавенергиянаналягане,коятолекосвиваводатаиразширяваперифериятанатръбатавтазиточка(b).товадействиесеповтаряотследнитеелементинаводата(c),ипреднатавълнасповишеноналяганепреминаваподължинатанатръбатадокатоскоросттанаводатаVoеразрушена,водатасесгъстява,aтръбатасеразширявапоцялатасидължина(d).Втозимомент,кинетичнатаенергиянаводатаепревърнатавенергиянанапрежение(подповишенанатиск)иенергиянанапрежениенатръбата(подповишенонапрежение).

Понежеводатавъвводохранилищетооставаподнормалностатическона-прежение,аводатавтръбатасегаеподповишенотоналягане,потокътсезапазваисезасилваотнововъвводохранилищетосъсскоростVo(e).тъйкатоводата под компресия започвада течеотново, налягането във водата е на-маленодонормалнотостатичноналягане.Вълнатана“разтоварване”нана-ляганетогаватеченадолупотръбатакъмвратата(f),докатоцялатаенергиянанапрежениетостанеобратнокинетичнаенергия(g).обаче,заразликаотслучай(a),водатасегатечевобратнапосокаипорадинейнияимпулс,водатасеопитваотноводаподдържатазискорост.Правейкитова,тяопъваелементанаводатанай-близодовратата,катонамаляваналяганетотамисвиватръбата(h).товасеслучваспоследователниелементинаводатаивълнанаотрица-телноналяганесеразпространяваобратнодоводохранилището(i)докатоця-лататръбаеподкомпресияиводатаеподнамаленоналягане(j).тазивълнанаотрицателноналяганеможедаимасъщиятабсолютенмагнитудкатовъл-натанапървоначалнотоположителноналягане,акоседопуснеченесъщест-вуватзагубиоттриенето.скоросттатогавасевръщакъмнула,нопониженотоналяганевтръбатавсравнениестовавъвводохранилищетокараводатадасевърнеобратновтръбата(k).наляганетонаприливасевръщаобратнокъмвратата (e) докато целият цикъл е завършен и започне втори (b). скорост-та,скоятопреднотоналяганеседвижиефункциянаскоросттаназвукавъввода,модифициранаотеластичнитехарактеристикинаматериаланатръбата.Вдействителност, тръбатавнапорнияводопроводобикновеноенаклонена,ноефектътоставасъщия,сналяганенаприливавъввсякаточканатръбатаприбавенилиизваденотстатичнотоналяганевтазиточка.същотакаефектътнанамаляваненатриенетовтръбатапораждакинетичнатаенергиянапотоказапостепенноторазсейванеиколебаниявамплитудатананалягането,коитонамаляватсвремето.Въпреки,ченякоиклаписезатварятпочтивнезапно,


затварянетообикновенотраеняколкосекунди.Всепак,акоклапатасезатво-рипредипървоначалнотоналяганенаприливасевърневкраянаврататанатръбата(g),наляганетонавърхътщеостаненепроменено–цялатакинетичнаенергия,съдържащасевъвводатанай-близодоврататащебъдеевентуалнотрансформиранавенергиянанапрежениеищедадерезултатвсъщиявръхнаналягане,кактоаковратитесасезатвориливнезапно.обаче,аковрататасеезатвориласамочастично,свреметопървоначалнотоналяганенаприливасевърневъввратата(g),нецялатакинетичнаенергиящесепревърневенергиянанапрежениеиналяганетонавърхащебъдепо-ниско.акотогававрататапродължидасезатваря,коетобидовелодонамаляванеположителнотона-ляганенаприливапричиненоотнегативнотоналягане(h)прилив,коятосееобразувал,когатоврататаезапочналапървоначалнодасезатваря.Постепен-но,аковрататасеотвориилизатвориповечепъти,отколкотоенеобходимозаналяганетонаприливадаседвижикъмводохранилищетоиобратнокъмвратата,наляганетонавърханаприливаенамалено.

скоросттанавълнатаилискоросттаназвукавъвводатаеприблизително1420м/с.обаче,вълнатанаскоросттавтръбата–скоростта,скоятоприлив-нотоналяганепреминавапотръбата–ефункция,кактонаеластичнитехарак-теристикинаводата,такаинаматериаланатръбата.

VможедабъдеприетазаравнанаскоросттанапървоначалнияпотокнаскоросттаV0.обаче,акоепо-голямаотTc,тогававълнатананаляганетодос-тигаклапатапредитядасеезатвориланапълно,исвръх-наляганетонямадасеразвиенапълно,понежеотразенатанегативнаенергиящекомпенсиразапокачванетонаналягането.

IV.3.2. Воден поток в отворени канали

В затворени тръби водата покрива цялата тръба, в отворените каналивинагиимасвободнаповърхност.нормално,свободнатаводнаповърхностеобектнаатмосферноналягане,общоназованокатонулевоналягане,иобик-новеносесчитапостояннозацялатадължинанаканала.Поопределенначинтозифакт,чрезсваляненаграницатананаляганетоулесняваанализите,новсъщотовремепоставяновадилема.дълбочинатанаводатасепроменясусло-виятанапотока,ивнеспокойниводинейнотоизчислениеечастотпроблема.Всекивидканал,дажеивправапосока,иматри-измереноразпространениенаскоростта.добреустановенпринципвъвфлуиднатамеханика,ечевсякачастицаприконтактствърдастационарнаграницаимаскоростнула.Фигура2.10показвалиниитенаизо-скоросттавканалитесразличенпрофил.мате-матическиятподходсебазиранатеориятанаграничнияпласт;инженерниятподходтрябвадасезанимаесъссреднатаскоростV.

едноспокоенпотоквканалсесчита за такъв, когатодълбочинатавъввсекиучастъкпопротежениетонесепроменясвремето,инеспокойноекога-тосепроменясвремето.Потокътвотворенканалтрябвадаепостоянен,ако


дебитътидълбочинатанаводатавъввсекиучастъкнесепроменясвремето.съответно,смятасечеепроменлив,когатодебитътиводнатадълбочинасепроменятпопротежениетонаканала.неравномеренпотокерядкоявление,икогатоимаравномернотечение,възможноедасепоявиспокойноравномер-нотечение.спокоенпроменливпотокчестосеотнасядопостепененилибърз.

фиг. 2.2

IV.4. Парен поток

цялото произвежданена водна енергия зависи от падащата вода.товаправихидроенергиятатвърдезависещаотместоположението.напървовремеенеобходимодостатъчениналиченпаренпоток.навторомясто,топографски-теусловиянаобектамогатдапозволятпостепеннотопонижениенарекатавречнотопротежениедабъдеконцентрирановеднаточка,давайкидостатъченнапорзадобиваненаенергия.тозинапорможедасеполучи,чрезизгражданенабентовевъвводата,паралелнонарекатавъвводнияканалсмалкизагубинанапорвсравнениесестественитепотоци,илимногочесто,откомбинациямеждудвете.Планиранетонаексплоатиранетонаводитеотпротежениетонарекатаилиспецифиченобектееднопредизвикателство,скоетосесблъскватхидро-инженерите,тъйкатонапрактикаимамногобройниначини,покоитоеднарекаможедабъдеизползвана.

едининженерхидрологтрябваданамериоптималноторешениезаконфи-гурациятанацентралата,включителновиданабента,систематазапреносва-ненавода,инсталираниякапацитетнадобив,разположениетонаразличнитесъоръженияидр.успехътнаединхидро-инженерзависиотопитаинай-вечеот„артистичния”муталант,тъйкатонеевъзможенединстриктенматемати-ческиподходнаоптимизация,порадимножествотовъзможностииспецификинастроителнитеплощадки(обекти).

когатосеопределиеднастроителнаплощадказаподходящомястозаиз-гражданенахидроцентралаоттопографксагледнаточка,първатазадачаедасепроучиналичносттанаадекватноводоснабдяване.занеоразмеренореч-нокорито,къдетонесанаблюдаваниоттоци/дебитиотдълговреме,туксевключванаукатахидрология,учениетозадъждоветеидвижениетонапотока,измерванетонаоттичанетонабасейна,резервоарнитезони,транспортиране-тонаизпарениятаигеологиятанаповърхността.


ФигуратаилюстриракакводниятпотокотточкаакъмточкаB,скоти/ви-сочиниZAиZB,губипотенциалнатаенергиясъответстващанакапкавъввисо-чина.тазизагубанапотенциалнаенергиясепоявяванезависимоотпътекатапопротежениенаводнияканалилипрезотворенияканал,напорнияводопро-водитурбина.загубатанапотенциалнаенергияможедабъдепревърнатавзагубанаенергиячрезследнотоуравнение:

Водатаможедаследваречнотокорито,губейкиенергиятасичрезфрик-цияитурбуленцияврезултатотпокачваненатемпературатапокраищатанаводата.илиможедатечеотAкъмBчрезсистемазаизкуственопренасяненаводастурбинавдолниясикрай.Втозислучай,енергиятащесеползванай-вечезазадвижваненатурбина,ималкачастотенергиятасегубивъвфрикциявъвводопреноснатасистема.Впоследнияслучай,загубатанаенергия,пре-минаващапрезтурбинатащесепревърневмеханичнаенергияитогава,чрезротациянагенераторащесепроизведеелектричество.

целтаедасенамалятразходитезастроителство,докатосесъхранявамаксималната стойност на наличната енергия за въртене на генератора. задасеизчисливоднияпотенциал,трябвадасезнаевариациятанаизпразванепрезцялатагодинаиколкоголяменаличниятнапор.Внай-добритеобстоя-телствахидроложкитеорганибихаинсталиралиеднаинсталациязаизмерванепопротежениенапотока,иредовнощесесъбиратданнизадвижениетонапотоказаняколкогодини.

засъжаление,достаенеобичайнодабъдеизвършваноредовноизмерва-непопротежениетонареката,къдетоепредложеноразработванетонамалкахидросхема.обаче,ако товасеслучи, то тогаващебъдедостатъчнодасевъзползва от един или повече подходи, които да се ползват за изчислениесредниягодишенпотоквдългосроченпланикриватанапродължителносттанапотокапопротежението(тезиподходищебъдатобясненипо-късно).

далищесеслучиилинередовнотоизмерване,първатастъпкаедасенаправипроучване,задасепотвърди,далиимаданнизадвижениепопроте-жениеназасегнатарека.аконяма,тотоващесеслучиподругопротежениевсъщатарекаиливподобнарекавблизост,коятодапозволипреустройството


впоследователностнавреметозасъответнотопротежениенареката.

IV.4.1. Изчисление на капацитета на централата и добива на енергия

FDCпредоставятсредствазаизборнаправилнирешениязаполучаваненадебитнавода,икатосевзематпредвидрезервнияпотокиминималниятехническипотокнатурбината,сеправиизчисляванетонакапацитетаназаво-даисредниягодишендобивнаенергия.Фигура3.12показва,чеFDCнастрои-телнатаплощадкатрябвадабъдеизчислен.трябвадасеопределипроектнототечение чрез процес на оптимизация, като се изследва обсега на различнитечения,коитообикновенодаватоптималнопроектнопроучванезначителнопо-голямоотколкоторазликатамежду средния годишенпотоки резервнияпоток.следкатоведнъжсеопределипроектнияпотокисеизчислинетнатастойностнанапора,щесеопределиподходящвидтурбина(обърнетесекъмглава6).Фигура3.12показваползваемаобластнакриватанапродължител-носттанапотока.Всякаизбранатурбинаимаминималентехническипоток(спо-малъкдебиттурбинатаилинеможедафункционираилиимамногомалкаефективност)инейнатаефективностефункциянаоперационниядебит.

среднатагодишнаенергийнапроизводителносте(EinkWh)функцияна:

където:

�Qmedian=течениевm3/sзанарастващистъпкивкриватанапродължител-

носттанапотока

�hn=специфиченнетеннапор

�Kturbine=ефикасностнатурбината,функциянаQmedian

�Kgenerator=ефективностнагенератора

�Kgearbox=ефективностнаскоростнатакутия

�Ktransformer=ефективностнатрансформатора


�y=специфичнотеглонаводата(9.81KN/m3)

�h=брояначасовете,вкоитосепоявяваспецифичнияпоток.

Производствотонаенергиятаможедасеизчисличрезразделяненаполз-ваемата област във вертикала 5% нарастващи стъпки, започващи от първо-източника.крайнатаивица се пресича FDC вQмин илQрезервен който винагиепо-голям. за всяка ивицаQсредно е изчислена, съответстващата стойност натурбинатаhturbineеопределеназасъответстващатакриванаефективността,иенергийниятприноснаивицатаеизчисленсъсследнотоуравнение:

където:

�W=ширинанаивицата=0.05завсичкиивицисизключениенапослед-ната,коятотрябвадасеизчисли

�h=бройчасовевгодината

�y=специфичнотеглонаводата(9.81KN/m3)

среднотогодишнопроизводствонаенергиясеизчислявакатосесумираприносътнаенергиязавсякаивица.капацитетътнавсякатурбина(kW)щебъдедаденотпродуктананетнияпроектенпоток(m3/s),нетнастойностнанапора (m),ефективностна турбината (%),испецифичнототеглонаводата(kNm-3).

Вид на турбината Qмин(% of Qпроектен)francis 50

SemiKaplan 30

Kaplan 15

pelton 10

turgo 20

Витло/перка 75

ниво на горното течение на водата можедавариравпотока.аковход-ниятканалнаезерцетосеконтролираотбентзапредотвратяваненапрели-ванебезврати,нивотонарекатащесепокачисналичиетонапотока.ноаковходният канал на езерцето се контролира от врати, за дафункционира наспецифичнотонивонаводохранилището,нивотонаводатаможедаостанепо-стояннодажеипрезпериодитенависокиводи.Презпериодананискиводи,нивотонагорнототечениенаводитеможедаспаднепорадиотдръпваненаводохранилището.

Загуби в напора в адукционната система вариравквадратанапозволе-нияпоток,итаказасезонитеснисъкпотокнатурбините,загубитевнапоравадукционнатасистемамогатдабъдатзначителнонамалени.

ниво на долното течение на водата може да варира с потока. товазависиотводниякорпус,вкоетоводатасеизпуска.акооттичанетоставади-


ректновгорнототечениенаезерцето,контролираноотвративдолнототе-чение,нивотонаводатаможедаостанепостояннодажепрезпълноводнитесезони.аководатасеоттичавестественпоток,ниватанаводитесъщомогатдавариратзначително.

нивотонагорнототечениеобикновеносезапазвадонивотонапрелив-ника,когатоцялатарекапреминавапрезтурбините.когатодебитанадвишавамаксимуманадебитанатурбините,излишниятпотокминаванадпреливника.нивотонаводохранилищетоотговарящонаразличнитепотоцинапреливникаможелеснодасеизчисли.Втозислучайнаизмерванетонанапоранапре-ливниканиеимамеедновременнонивотонаповърхносттанавходнияканаливодниядебит(включителнодебитаоттурбините).

iV.5. Оценка на обекта

Брутният напор може да бъде лесно изчислен, или чрез заснемане натерена,използвайкиGPS(GlobalPositioningSystem)илипосредствомортогра-фическитехники.спомощтанаинженернихидравличнипринципи,отразенивглава2можедабъдеопределинетниянапор.независимоотизборананай-подходящотехническорешениезаобекта,товащедадерезултатвдългия,повтарящсепроцес,къдетотопографиятанапроблемитенаоколнатасредазаопределенияслучайсанай-важни.етозащо,трябвадасезнаятпринципите,задасеизбегнатопаснитеавариивъвфункциониранетонацентралата.техно-логиитеназаснеманесапретърпелиреволюционнипромени,иизползванетонаспоменатитепо-горетехнологиимогатдадопринесатвпроектиранетонасхематаинамаляванетонанейнитеразходи.

IV.5.1. Картография

Виндустриалнитестрани,обикновеносенамиратмащабникарти.тери-ториятанаEсебила,иедигитализирана,икартографиятасмащаб1:5000вечееналична.отдругастрана,вразвиващитесестрани,тезикоитоправятразработкищебъдатщастливиаконамеряткартисмащаб1:25000.

Въздушнитеснимкинатопографиятамогатдабъдатзаместениоткарти,аконемогатдабъдатнамерениснеобходимиямащаб.обачевъздушнитефото-графиинесакатокартитепоотношениенаединваженаспект.еднакартаимаеднообразениликонтролирановариращмащаб,катопоследниязависиотизбо-ранапроектираненакартата.Въздушнитефотографии,отдругастрана,няматпостояненилиеднообразенмащаб.катоизключимнесъвършенствата,коитозавсичкипрактическицелимогатдабъдатсчетенизапренебрежителни,дваос-новнифакторасаотговорнизавариациитевмащабанафотографията:

�топографскиятрелеф–терен,независимоколкоеравен,никоганеехоризонтален–и…


�наклонътнаоптическатаоснафотоапарата.

модернитефотоапаратисаспособнидапремахватдеформациите,вре-зултатотнаклонанаоста.ощеповечевъздушнитефотографиимогатдабъ-датразглежданистереоскопскииливтриизмерения.стереоскопскиятефектпозволяванагеологадаопределивиданаскалата,даопределигеоложкатаструктураидауловинаклона,аинженерътимавъзможносттадасъберене-обходимата информация за изграждането на язовира, отворения канал илинапорнияводопровод.

В зависимост от необходимата точност, дигиталнитефотографиимогатдабъдатгеокодирани(свързанискоординатнатасистемаипроектиранетонакартата),ортокоригирани.деформациитеотлещитенафотоапаратасепре-махват,катосеизползватземниконтролниточкиоткартите,геодезичнаин-формацияиливекторитенаGPS.товаемногорентабиленначинзаправененаортокоригиранивъздушнифотографии.резолюцииот30cmдоединметърмогат да се очакват в дигиталните ортофотоси.могат да се извадят, кактохартиенотокопиетакаиснимкатавдигиталенвариантнадискетаилиCDROM.

стезикартиевъзможнодаселокализиравходнияканал,дасепроследиотворенияканалидасепозиционирацентралата,сдостатъчнапрецизностзапроучваниятазаосъществимостидажезаинвеститоритедаучастватвтръжнафазазастроителство.

съсстереоскопскитефотографиимогатчестодабъдатидентифициранигеоложкипроблеми,особенотези,касаещистабилносттананаклона,койтоможедапричиниопасниситуации.

IV.5.2. Геохимически проучвания

многочестонеобходимосттадасепроцедирасдигиталнипроучваниянаобекта сеподценява.Вмного случаи сплачевнипоследствия-просмукванеподбента,улеивотворениканалиидр.

защастиевстранитечленкинаес,аивмногодругистранипосвета,добритегеоложкикартипозволяватпървоначалнооценяванезасигурносттанаосновитенабентовете,стабилностнасклонаипропускливосттанатерена.обаче,понякога тазиинформациятрябвадаседопълнисполеваработа,вчастност-сондиранеивземаненапроби.

Хидравличнитесъоръжениятрябвадасенамиратнанивотонаосновата,сподходящистраничнинаклонииширини,коитоданесаобектнапроблемисъсстабилността.съществуватголямбройкомпютърнипрограмизастабил-ностнасклона,вариращиотпростидвуизмерниподходидопо-сложнитрииз-мерниграфичнианализиспълницветове.каталогътнанеуспехите,особеновдизайнанаканалитеетолковаголям,чеминималнитегеоморфологичнипро-учваниянатеренасапрепоръчителниощевпървафазанапроекта.Пробле-мътеособенонаболялприсхемитевъввисокитечастинапланините,където


строителствотоможедабъдевзонасерозиралаповърхност,засегнатаотраз-личнигеоморфологичнихарактеристики,катонапримерсляганенапочвата,солифлукция,ротационнииплоскисвличаниянапочватаипаданенакамъни.

Бентътисъответстващиямурезервоармогатдабъдатзасегнатиотнеста-билносттанаповърхноститеобразувания,коитоможедасаналичнивзонатанатовавлияние,новсъщотовремесамотоезерцеможедаповлияенасъщитетезиобразувания.акобентъттрябвадасенамираназаздравеназемнаплощ,вариациитенаводнотонивомогатдапричинятнестабилностнамокритена-клонинаводохранилището.

Покрайотворенитеканали,многодругигеоморфологичнихарактеристи-кимогатсериознодазасегнатизбранатамулиния,коитозаедносъсстръмниянаклонмогатдадоведатдопотенциалнанестабилност.скалнитеотломкивподножиетонскалитеипроцеситенасолифлукциясамногоактивнивъвви-сокитечастинапланините,къдетоподпочвенияслойесезонноилипостоян-номокър–тезисанякоиотхарактеристиките,коитомогатдакомпрометиратстабилносттанаканала.

Препоръчватсеотводнителнитеманипулации,изгражданетонаплитчинииторкетиранеимногодруги.Вкраянаканала,шлюзътдействакатомини-ре-зервоарзанапорнияводопровод.честовластитенастояват,върхуцялатаводазадържащасевзонитенанасипитедаибъдеизвършенанализзастабилност,независимооттехнитеконфигурации.трасетонанапорнияводопроводобик-новеносепозициониранастръменсклон,коетосъздавапроблеми,кактозаанкернитеблокове,такасъщоизавизуалнотовлияние.

дълбоковдолината,честопостроенивърхустаритерасинареки,осно-витенацентралитепоставятпроблеми,коитонавреметонесамоглидасерешат,носегабихамоглидасерешатсамочрезползваненатехники,катосъвременнияметодинжектираненациментовразтворвнапуканискали.

Вгеоложкатанаукаимаширокспектъротгеоморфологичнитехники,кои-томогатдасеползват,инай-общитетакиваса:

�Фотогеология.кактобеспоменатопо-горефотограметрия – смащабиот1:10000до1:5000–позволяванаедингеологдаопределивиданаскалата,даопределинейнатаструктураидазасеченестабилносттанасклона.

�Геоморфологични карти.резултатътотфотограметричнитеанализи,до-пълненисрезултатитеотполевитезаснеманиятрябвадасесъчетаятвърхугеоморфологичнатакарта.тазикартасебазиранатопографска-такартаиесъставенавмащабимежду1:10000и1:5000,надлежнокласифицирани,ползвайкипростисимволи,могатдасепокажатвсич-киобразуванияпоповърхността,коитодаватотражениевърхупредло-женотохидравличносъоръжение.

�Лабораторни анализи. традиционнителабораторнитестове,какъвтоеоп-ределянетонагранулометричниясъставнапочватаикласифициранетоитри-осноконсолидиранеулеснявакласификациянаобразуваниятапо


повърхността.резултатитещебъдатвключенивгеоморфичнатакарта.

�Геофизични изследвания. независимо дали е електрическо или сеиз-мичногеофизичнотоизследване(чрезотразяване)щедопринесезаподобротопознаваненадебелинатанаповърхностнитеобразувания,раз-положениетонаучастъцитесъссвлачища,циркулациятанавътрешниводи,иволуметричнотозначениенапотенциалноинестабилнитеобра-зувания.

�Структурни геоложки анализи.Въпреки,ченеетипичнагеоморфологич-натехнология,тяможедапомогнедасеразрешатпроблемитесбасей-наивтезислучаи,къдедабъдатпоставенихидравличнитепроводиитунеливскалниямасив.стабилносттанасклонаипросмукванетовосновитенахидравличнитесъоръжениясапроблеми,коитомогатдасеразрешатчрезтазиметодология,катосеизбегнатдраматичниинци-дентиповременаоперацията.

�Директни проучвания - сондажи. товаерядъкподходзаразвитиетонамалкихидросхеми.обаче,когатобентътилипреливникасенамиратвърхунезаздравенслой,сондажнатапрограма,последванаотлабора-торнитестовенавзетитепробиеотособенозначение.някоиоттезипрепоръчителнитестовеса:

Ö тестовезапромукаемоствсондажнитедупки,какъвтоетестътналугеонилитестананискотоналягане,задасеопределициркула-циятанаводавосновите.

Öлабораторнитестовезаопределяненасилатанасвиваненапроби-те,заопределяненатехнитехарактеристики.

допълвайкигореспоменатитетестовегеофизичнатасеизмичнапробанапречупванезаопределяненамодулинадинамичнадеформациянаскалниямасиввдълбочинасепрепоръчвавслучаитенависокиязовири.

iV.6. Хидравлично съоръжение

развитиетонахидроенергиятавключваредицасъоръжения,проектира-нетонакоитозависиотвиданасхемата,местнитеусловия,достъпадостро-


ителниматериалиасъщоиместнитетрадициивстроителствотовстранатаирегиона.следнитесъоръжениясачестосрещанивхидросхемите:

�отводнисъоръжения

Ö Бент

Ö Преливник

Öорганизациязаразпределяненаенергията

Ö риболовенпасаж

Öорганизациязаоттичаненаостатъчниводи

�системазапренасяненаводата

Ö Входенканал

Ö канали

Ö тунели

Ö напоренводопровод

Ö електроцентрали

Проектнитеаспектииобщитерешениязатезисъоръжениясапредставе-нипо-долу.

IV.6.1. Бент

IV.6.1.1. Язовирна стена (бент)

Бентоветеиязовирнитестенииматосновнотопредназначениедаоткло-няватречнияпотоккъмсистемитезапренасяненаводата,водещадоелектри-ческитецентрали.Бентоветепроизвеждатсъщотакадопълнителеннапорииматкапацитетнаскладиране.изборътнавидабентзависимногоотместнитетопографски и геотехнически условия. например, ако не е налична здраваскалаврамкитенаразумнаизкопнадълбочина,труднобибилопоставянетонатвърдиструктури,катобетоновиязове.обратно,затеснидолини,труднобибилодасенамеримястозаотделнипреливници,ибетоновитеязовебихабили естествено решение за техните присъщи възможности да интегриратпреливницитеидр.вкорпусанабента.

В северните страни, ледниковият период е оставил широки и отворе-нидолинииморенивизобилие.нееучудващо,чеголямотомнозинствоотбентоветезанасипнибентовевсърцевинитенаморените.наюготалпите,природнатаглинаподходящазасърцевинатанабентанееизобилстващаиоттопографскагледнаточка,вмногоместасеползватбетоновибентове.

споредICOLD(международенкомитетзаголемитеязовири),единязовирсесчитазамалък,когатонеговатависочина,измеренаотнивотонаосноватадогребенаненадвишава15м,ависочинатанагребенаепо-малкаот500м


и складираната вода е по-малко от 1 милион кубичниметра. тези параме-триможедасаотзначение,понежеусложненитеадминистративнипроцедуричестосесвързватсизгражданетонаголемиязовири.

навсякъде по света, насипните язовири са по-често срещани, порадиследнитехарактеристики,коитопритежават:

�могатдасеадаптираткъмширокобхватотусловиянаосновите

�за строителството се ползват природниестествениматериали, коиточестоседобиватнаместнониво,ограниченитранспортнинужди

�строителниятпроцесможедаепродължителенивисокомеханизиран

�дизайнътеизключителногъвкав,заприспособяванетонаразличниза-пълващиматериали.

недостатъцитепринасипнитеязовирисатакива,четесамногочувстви-телникъмпреливанеипропускане(изтичане),кактоикъмерозиятавкорпусанаязовираивнеговитеоснови.имависокастепеннасмъртностпринасипни-теязовири,всравнениесбетоновите.

отдругастранабетоновитеязовирнистенииматнедостатъци,коитоотго-варятна„ползите”принасипнитеязовирнистени:

�изискватопределениусловияпоотношениенаосновите

�изискватпреработканаприродниматериализаагрегатизастроител-натаплощадка,превозваненаголемиколичествациментиинтензивентрудинепостояненстроителенпроцес,койтоводидоголемиразходи.

отдругастранабетоновитеязовирнистенииматредицапредимства:

�тесаподходящизависоки топографскидиапазони,както заширокитакаизатеснидолини,приусловие,чеусловиятанаосновитесаточни

�несамногочувствителникъмпреливане

�Преливникътможедасепозициониранагребена,иакоенеобходимопоцялатадължинанаязовирнатастена

�отводникамериилигалерии,тръбопроводиилидругидопълнителниработимогатлеснодасепоставятвкорпусанаязовира

�електроцентралитетрябвадасепозициониратточновпетатанаязови-ра.

развитиетонаБетоновитеязовириоткамененнасип(CFRD)неутрализирамногоотнедостатъцитепринасипитеоттипсърцевина.Вчастност,чувстви-телносттакъмизтичанеиерозияеограничена,изависимосттаотматериаласдобрасърцевинаепремахната.

развитието на отъпкани с валяк бетонови язовири (RCC-dams) въвеждаединпродължителен,високомеханизиранстроителенпроцесималкиразхо-ди.ПовечетоновиголемиязовирипочтивинагисапопроектиCFRDиRCC.

Хомогенни язовири: язовирните стени се използват за ниски насипи


(<4m)ичестокатовторичниязовирнистени.отсъображениязасигурностнастените,видътнаоттичанепочтивинагиепредставен.

Зонални насипни язовири:тесеизползватзависокиязовирнистениотнад4минагоре.строителствотоеизключителночувствителнонаинженернияпроектиизграждане,иетозащоеотважнозначениедасенаемевисококва-лифициранконсултантскиекипиизпълнителяттрябваданаемеопитенекипотинженерипонадзора.критичнитекомпонентинатезиязовирисасърцеви-ната,преходнитезониикапацитетътнаотводняваненапетатанаязовира.

насипни язовири с мембрани:мембранитемогатдабъдатотразличенвидидасапозиционираниилинагорепотечениетоотпредпреднасипаиливертикално в центъра на насипа.мембранитемогат да бъдат направени отбетон(кактоеприCFRD),асфалт(норвежкитип)иливъвформатанагео-мем-бранананаклонасрещутечението.

Гравитационни язовирни стени:тезависятоттяхнатасобственамасазастабилност.напречнотоимсечениеобикновеноетриъгълно,задапредоста-видостатъчнаустойчивостинатискнаразпространениенапряконаравнинатанаосновите.горнатачастобикновеноеправоъгълнасцелдасепредоставидостатъчнаширинанагребеназаинсталацияитранспорт.

Подпорни язовирни стени:тесесъстоятотпостоянночелосрещутече-нието,коетосеподдържаотподпоринаравниинтервали.товачелосрещуте-чениетонормалноеразделенонавертикалниучастъциотдилатационнипук-натини,катовсекиучастъксеподдържаотеднаподпора.напречнитесечениясаподобнинатезипригравитационнитеязовирнистени.

Язовирни стени от типа арки и куполи:функциятанатезиязовирикатохоризонталнопозиционираниарки,коитотрансфериратводнотоналяганеотчелотосрещуналяганетопо-скорокъмустоитеотколкотокъмосновата.язо-вирнатастенатипаркаможедабъдепроектиранаспостояненрадиуснадви-сочинатанаязовираилиспроменливирадиуси(язовирнистениоттипкупол).язовирнатастенатипаркаспостояненрадиусимавертикалнои“право”на-пречносечение.тезиязовирнистенисаобектназначителнивертикалнисилинаопън,тъйкатодеформациятанаязовирнатастенащетеглинай-силнокъмцентъранаязовира.товаизискваязовирнатастенадабъдесилноукрепенасармиранбетон,задасеизбегнатпукнатини,съпроводениотизтичане.

IV.6.1.2. Преливник

разрушаването на язовирната стенаможе да причини значителнищетинадолупотечениетонаязовира.Повременацикъланаживотнаязовира,щесесрещнатразличниусловиянапотока,иязовирнатастенатрябвадаевсъс-тояниебезопаснодаприемевисокиприливниводи,коиточестонадвишаватнормалнитетечениянарекитепостепеннмагнитуд.Потазипричинагрижов-нопроектиранипреливнипасажисаинкорпориранивязовирнитестенииливпреливниците,каточастотструктурата.тезипасажисаизвестникатопрелив-


ници.Порадивисокатаскоростнапреливащатавода,някоиформинаразпрос-транениенаенергиятасенамиратобикновеновосноватанапреливника.

Болшинствотоотмалкитехидросхемисаоттипатечениенарека,къдетоелектричествотоседобиваотдебититепо-големиотминималнонеобходими-тезазадвижваненатурбините.Втезисхемисеизграждамалкосъоръжениезаотклонениевкоритотонапотока,заотклоняваненатечението,докатоос-таналатачастотводатапродължавадаситечевърхунего.такъввидсъоръ-жениееизвестнощекатояз,чияторолянеедаскладиравода,адаувеличинивотонаводнатаповърхност,такачетечениетодавлезевъввходнияканал.

язоветеипреливницитемогатдасеразделятнафиксирани иподвижни съоръжения.По-малкитефиксиранисъоръженияпо-общосеотнасятдоязо-вете,докатопо-големитесъоръжениячестосеотнасятдапреливниците.Пре-ливниците често се разделят на безвратни преливници, които отговарят нафиксиранитеиподвижнисъоръжения,новсъщностбезвратитепреливницисашироко-мащабниязове.

Фиксиранитескладовисъоръжения,каквитосаязоветеибезвратитепре-ливницииматпредимствотонасигурност,опростеност,лесноподдържанеирентабилност.обаче,тенемогатдарегулиратнивотонаводатаипотозина-чиниводнотонивоипроизведенатаенергиявариратвзависимостотдебита.

Подвижнитескладовисъоръжения,каквитосапреливницитесвратимо-гатдарегулиратнивотонаводата,такачетядаостанеповечеилипо-малкопостоянна за повечето условия на входящия поток. В зависимост от конфи-гурациятанавратитеидебитниякапацитет,тесъщомогатдаизхвърлятсъссилнаструяакумулиранитеседиментинадолупотечението.тезисъоръжениясаобщовзетопо-скъпиотколкотофиксираните,кактозаизгражданетакаизаподдръжка,итяхнотофункциониранеепо-сложно.

Язоветемогатдасеизградятперпендикулярно,подъгълилистраничноспрямоостанареката.многочестогребенътнаязаеподправалинияипер-пендикуляреннаостанареката.заотносителнонискиниванадолнитетече-ниянаводите,язоветеконтролираттечениетоиопределятвзаимодействието


междуводнотонивовгорнототечениеидебита.Взависимостотвиданаяза,имаполучениразличнивръзкимеждуразличнитедебити.

Яз с остър гребен се изграждалеснои е относително рентабилноре-шение.неговиятдебитсеопределяпосредствомкоефициентаCd.трябвадасеобърнеспециалновниманиенаформатаначелотонагорнототечениенаяза,задасеполучидостатъчнопроветрениямеждудолнияпласт(слойвода,койтотеченадяза)наструятаисъоръжението.акодолниятпластнаструятаприлепне към съоръжението, вибрациитемогат да преминат от потока къмсъоръжението.

Яз с объл гребенсеприлагачестозавременнисъоръженияилизасъо-ръженияотвторостепеннаважност,катонапримервслучаянавременноот-клонениенапотока.Проектиранетомуепростоиевтино.Хидравличнитеус-ловиясадалечеотоптималните,изразеничрезкоефициентнанисъкдебитиналичиенанисконаляганепопротежениетонагребенанаязаичелотопотечението.дебитътзависиотформатанасъоръжението.

Ставилото/шлюзапокачвалеконивотонаводатазадяза,задаосигуридостатъчнадълбочинанаводатавъввходнияканал,бездазастрашинаводня-ваненатеренанадолупотечението,шлюза можедасеинсталиранагребенанаяза.Шлюзътобикновеносеправиотдърво,исеукрепвасъсстоманенищипки,коитосезабиватвстоманенимуфи(тръбиотрязанивдолнатасичаст)вгребенанапреливника.Шлюзъттрябвадасепремахнеповременависокитеводи,заданепредизвиканаводнениенадолупотечениетонатерена,опера-ция,коятовтезиобстоятелстваемноготрудна.Шарнирниятшлюзенякаксипо-лесензапремахване.

надуваемите язовесадругметод,възможендасеконтролираотразстоя-ние,койтоползваармирангуменмехурвместобетонен,стоманенилидървеншлюз.товаеалтернативанапо-конвенционалнитеметодинаизгражданенаязовете, с присъщипредимства на ниската цена, леснотофункциониранеиминималнатаподдръжка.Всъщност,надуваемитеязовесагъвкавивратиподформатанаармиран,гуменмехур,надутсвъздухиливодата,закотвенкъмбетоннатаоснова(Фигура5.11)санкерниболтове,хванатикъмосновата.катовсякадругаврата,надуваемиятбентсенуждаеотмеханизъм,чрезкойтодасеотваряизатваря.язътсеподвига,когатоепъленсводаиливъздухподналя-


гане.Въздушенкомпресориливоднапомпасесвързватчрезтръбасгумениямехур.когатомехурътепълен,врататаеповдигната;когатоеизпразнен,язътоставаплосъквърхуосноватаси,визцялоотворенапозиция.систематаставаевтина,когатоширинатанаязаепо-голямавсравнениесвисочината.

Предпазители-вголемитеинсталации,нопонякогаивмалките,епре-поръчителнодасепоставятпредпазители,катотезиприHydroplus2.Вслучайна големинаводнения, когато водатадостигнепредварително установенотониво, единилиповечеот предпазителите (основно съоръженияокаченинапанти)щесенаклонят,задасепокачизонатанапреливника.

Сифони в преливниците-катоалтернатива,когатоналичнотопростран-ствовпреливникаеограничено,могатдасеизползватсифонивпреливникаилишахтанапреливника.идветерешенияпомагатдасеподдържанивотонарекатавгорнототечениевтесниграници.сифонътвпреливникаобикновеноеизкривенаприкрепенатръба(Фигура5.12).когатоводнотонивосепокачинадколянотонасифона,водатазапочвадатеченадолуповодопровода,катопринаводнение,нотоваесамокогатосепокачваощеисифонътепъленизначителнопокачвадебита.обикновеносифонитесапълни,когатонивотонаводатадостигнеилипреминенивотонакороната,ноимапроекти,къдетоза-пълванетосеслучва,когатонивотонагорнототечениеепокаченосамоседнатретаотвисочинатанагърлото.

Шахта (или Morning glory) в преливник–преливницитесшахтисеполз-ватмногорядкозамалкихидросхеми.кактоепоказанонаФигура5.13,пре-ливникътсшахтавключвавходсформатанафуния,занарастванедължинатана гребена,разширенопреминаване,коетоотговарянаформатанапласта,кактоеприпреливанеотпреливника,макарипонякогастъпаловиден,зада


гарантирапроветряване,вертикалнашахтаиотворнатунел,коитопонякогаиматлекположителеннаклон,задасегарантира,чевкраяникоганетеченапълно.американскатаслужбазаподаваненаоплаквания(USBR)6и7описвапроектнитепринципизатезипреливници.

Лабиринтен яз–внякоисхеминамалкихидроцентрали(т.е.малкисхе-мивнапоителниканали)нямадостатъчномястозапоставяненаконвенцио-налнипреливници.Втезислучаи,лабиринтенязсформатанаUбипомогналдадобиепо-голямдебитвналичнатадължина.

IV.6.1.3. Организация за разпределение на енергията

дебитътотгореспоменатитефиксираниилиподвижнисъоръжения,обик-новеноесвръх-критиченвизхода.сготвенитескоростинависокияпотокитурболентносттамогатдапроизведатзначителнаерозиявпетатанасъоръже-нието,особеноакоречнотокоритонеерезистентнонаерозия,катонапримервслучаянатиня,глина,малкипесъчинки,чакълитрошенкамък.

задасеизбегнетакаваповреда,могатдасеприложатняколкоструктур-нирешения,катонякоиоттяхсамногоразходоносни.най-честоползванитерешенияса:

�тих/спокоенбасейн

�Преграденводобой

�Басейнзагмуркане

�Пръскалокаскада

Повечетооттезисъоръженияразпределятенергийнияпоток,чрез об-разуване на хидравличен скок, който разпръсква много енергия на относи-телнокъсоразстояние.Проектиранетоиизгражданетонасъоръжениязараз-пръскванеедостасложениобемистпроцес,ичитателяттрябвадапотърсиспециализиранинженерзаповечеинформация.По-подробнотоваможедасенамеринапримерприVischer&Hager(1995г.).

ВбентоветеRCCстъпаловиднотопръскалонадолупотечениетосеедока-залокатоефективноснамаляванетонаскоросттанапотокаинамаляваненаизмерениятанаследващиятихбасейн.


IV.6.2. Напорен водопровод

Пренасянето на вода от входа къмелектроцентралата (това е целта нанапорнияводопровод)можеданесеокажетрудназадача.обаче,акотрябвадасеизберенай-евтиноторешениезанапоренводопровод,неелеснарабо-та.напорнитеводопроводимогатдасеинсталиратназемята,взависимостотфакторитекатоприродатаназемята,материалътоткойтощесенаправина-порнияводопровод,околнататемператураиизискваниятанаоколнатасреда.

гъвкависмалъкдиаметърPVCнапоренводопроводнапример,можедабъдеположенназемята,катоследвасвоитеочертанияспясъкичакъл,об-кръжаващитръбата,задабъдедобреуплътнен.малкитръбиинсталиранипотозиначиннесенуждаятотанкерниблокчетаитемпературнифуги.

По-широкитенапорниводопроводиобикновеносаподземята,доколкотосеизискваминималенизкоп.Вкопанитевземятанапорниводопроводитрябвавнимателнодасабоядисанииуплътнени,задасезащитимаксималновънш-носттаимоткорозия,защитнияслойнесеразваляприинсталиране,изатовапоследвщатаподдръжкащееминимална.отекологичнагледнаточка,реше-ниетоеоптимално,понежеземятаможедавърнепредишнотосисъстояние,инапорниятводопроводданепредставлявабариеразадвижениенадиватаприрода.

инсталираниятнадземнотонивонапоренводопроводможедасепроек-тирасъсилибезтемпературнифуги.Вариациитевтемпературатасаособеноважни,акотурбинатанефункционирапродължително,иликогатонапорниятводопроводедрениранзаремонт,коетодаварезултатвтермичнаекспанзияиликонтракция.обикновенонапорниятводопроводсеизграждавправиилиприблизителноправилиниисбетоновианкерниблокчетавъввсекиъгълистемпературнафугамеждувсекинаборотанкери(Фигура5.31).анкернитеблокчетатрябвадаиздържатнатласъкананапорнияводопроводплюссилитенатриене,породениотразширяваниятаисвиванията,такаче,когатоевъз-можнотетрябвадасеосноваватнаскала.

ако,порадивиданаземята,анкернитеблоковеизискватголямобембе-тон,такатоващестанедостаскъпо,алтернативнорешениебибилодасеели-миниравсяковтороанкерноблокчеивсичкитемпературнифуги,оставяйкиъглитесвободнизалекодвижение.Втозислучайежелателнодасепоставят


правитеучастъциотнапорнияводопроводвстоманениподложки,направенисцелдапаснатнаконтуранатръбатаиобщопокривайки120градусаотобра-тнатастрана.Подложкитемогатдасеизградятотстоманениплочииформи,сграфитниазбестовилистаположенимеждуподложкатаитръбата,задасенамалятсилитенатриене.движениетоможедасепригодистемпературнифуги,иличрезпроектираненатръбнотрасесъссвободнодвижещисеъгли.

акотръбопроводнатасистемаползвафугисканелкиимуфисеизбиратO-образниуплътнители,катопотозиначинсвиванетоиразширяванетосена-гаждатвъвфугите.

днесимаголямизборзаматериализанапорниводопроводи.запо-голе-минапориидиаметри,вероятнозаваренатастоманаенай-доброторешение.нетрябвадасезабравятобачеиспиралообразнитезаваренистоманенитръ-би,порадинискатаимцена,акотесаналичнивнеобходимитеразмери.зависокинапори,сепредпочитатстоманениилижелезнитръби,ноприсредниинискинапористоманатаставапо-малкоконкурентна,понежевътрешнитеивъншнитепротиво-корозионнипластовененамаляватсдебелинатанастенатаипонежеимаминималнадебелинанастенатанатръбата.

запо-малкидиаметриимаизбормежду:произведенастоманенатръба,снабденасфугисканелкиимуфиигумени„O“предпазители,коитоели-миниратполевотозаваряване,илисъсзавареникраища,стегнатисболтове(Фигура 5.33); равни отливки на струг или напрегнат бетон; тръбножеля-зо сфуги с канелкиимуфи с предпазители; цимент-азбест; пластмаса отармираностъкло(GRP);иPVCилиполиетиленови(PE)пластмасовитръби.ПластмасовитръбиPE14емногоатрактивнорешениезасреденнапор(PVCтръбас0.4мдиаметърможедасеползвадомаксималниянапорот200м)понежечестоепо-евтино,лекоилеснозаборавенеотколкотостоманата,инямануждаотпредпазванеоткорозия.тръбитеPVC15салеснизаинстали-ранепонежефугитесканелкиимуфиимат„O“предпазители.PVCтръбитеобикновеносеинсталиратподземятасминималнопокритиеотединметър.ПорадинискатаустойчивостнаизлъчванетонаUVрадиациятенемогатдасеползватнаповърхносттаосвенаконесабоядисани,обвитиилиопакова-ни.минималниятрадиуснаизкривяваненаеднаPVCтръбаеотносителноширок(100пътидиаметъранатръбата)–инеговияткоефициентнатермичноразширяванеепетпътипо-голямоттозизастоманата.тесачупливиине-подходящизаскалисттерен.

тръбиоттипаPE16–(високомолекулнотеглополиетеилен)могатдасеположатназемятаимогатдасенапаснатъглиот20-40пътидиаметъранатръ-бата(запо-остриъглисеизискватспециалнипроизведенивзаводфитинги).PEтръбитесеносятнадводатаимогатдабъдатизтегленискабелвдългитеучастъци,нотрябвадасесвържатвтеренасъсзаварка,изискващаспециаленинструмент.PEтръбитемогатдаустоятназамръзваненатръбоповодабездасеповредят,нонемогатдасенамерятсразмеринад300ммвдиаметър.

Бетоновитенапорниводопроводи,кактоотпредварителнонапрегнатбе-тон, така и от високо опънатижици или армирана стомана, се отличават с


вътрешенстоманенкожухзапредотвратяваненаизтичане,исаснабденисгуменипредпазителиифугисканелкиимуфи,представляватдругорешение.занещастиевисокотоимтегло,правитранспортиранетоимскъпо,нонесезасягатоткорозията.

Вразвиващитесестрани,креозотнадървенагредаподналягане,тръбасъсстоманенипръстениееднаалтернатива,коятопоказвакакмогатдасеиз-ползватвдиаметърдо5.5минапоридо50м(коитомогатданараснатдо120мвдиаметърот1.5м).Предимстватавключватгъвкавост,коятодаотговарянасляганетоназемята,леснодасеразположиназемята,безпочтиникакваподготовка,безизискваниязатемпературнифугиибезнеобходимостзабето-новиподпориипредпазванеоткорозия.тръбатаотдървенигредисесглобяваотиндивидуалнипрътиистоманени пръстениилискоби,коитопозволяватлеснотоимтранспортиранедажеивърхутруднодостъпнитерени.недостатъ-цитевключватизтичане,вчастностприоперациитезазапълване,нуждатадаседържитръбатапълнасвода,когатосеремонтиратурбината,изначител-натаподдръжка,катопокритиесъскатраннавсекипетгодини.таблица5.3показваосновнитесвойстванагореспоменатияматериал.някоиотсвойстватанесавинагитипични,особеностойноститенакоефициентанаHazenWilliams,коитозависятотусловиятанаповърхносттанатръбата.

материал модулнаеластич-носттанаянг E(N/m2)E9

коефициентнали-нейноразширяване

(m/m0C)E6

максималнасиланаопън (N/m2)E6

n

заваренасто-мана 206 12 400 0.012

Полиетеилен 0.55 140 5 0.009

Поливинил хлорид(PVC) 2.75 54 13 0.009

азбестов цимент n/a 8.1 n/a 0.011

излятожелязо 78.5 10 140 0.014

тръбножелязо 16.7 11 340 0.013

iV.7. електромеханично оборудване

IV.7.1. Електростанция

Всхематанамалкитехидроцентрали,ролятанаелектроцентралатаедапредпазиелектромеханичнотооборудване,коетопреобразувапотенциалнатаенергиянаводатавелектричество,отатмосфернитевлияния.Броят,видътисилатанатурбо-генераторите,тяхнатаконфигурация,напорнасхематаигео-


морфологиятанаобектаопределятформатаиразмеранасградата.

кактоепоказановтаблицатапо-долу,следнотооборудванетрябвадаеналичноведнаелектростанция:

�входнавратаиликлапа

�турбина

�ускорителнаскоростта(акоенеобходимо)

�генератор

�системазаконтрол

�кондензатор,трафопост

�системазазащита

�DCзахранванеприспешниситуации

�електрическиитоковитрансформатори

�др.

Фигуратапо-долупоказвасхематиченпогледнаинтегриранавходнавъ-трешнаелектроцентрала,подходящазасхемисмалъкнапор.основатаечастот яза и включва всмукването на сила с своя корона, турбината на каплансвертикалнатаос,съединенакъмгенератора,проекто-тръбатаиопашката.контролното оборудване и изходните трансформатори са позиционирани впреднияотворнагенератора.

сцелнасенамаливъздействиетовърхуоколнатасреда,електроцентра-латаможедабъдеизцялоподводата.Потозиначиннивотоназвукащесенамалиивизуалнотовъздействиеенула.


Всхемитесъссреденивисокнапор,електростанциитесапо-конвенцио-нални(вижфигуратадолу)свходзанапорнияводопроводиопашката.Въпре-ки,ченееобичайно,тозивиделектростанцияможедабъдеподземята.

електростанциятаможе да бъде също така в основата на съществуващязовир,къдетоводатапристигапрезсъществуващотворнадънотоилипрезвходнакула.Фигура1.4,глава1показватазиконфигурация.

кактощесевидивглава6.1.1.2,някоиконфигурациинатурбинитепоз-воляватзацялатасиоснова,дасеминавапрезтях,илиданамелятзатваря-нетонатрафопостаиконтролнотооборудване.интегриранетонатурбинатаигенераторавединичнаводоустойчиваединица,коятоможедасеинсталирадиректновъвводнияканал,означавачеконвенционалнатаелектростанциянеенеобходима(крушкаисифон).

IV.7.2. Хидравлични турбини

целтанахидравличнататурбинаедатрансформирапотенциалнатаенер-гиявмеханичнаротационнаенергия.Въпреки,четозинаръчникнедаваука-заниязапроектиранетонатурбините(ролятанатурбинитеезапазеназапро-изводителите)уместноедасепредоставятняколкокритериизанасочваненаизборазаправилнатурбиназапрактическоприложениеидажезадасепре-доставиподходящаформулазаопределяненаосновнитеиизмерения.тезикритериииформулисабазиранинатруданаSiervoиLugaresi,SiervoиLeva,LugaresiиMassa,AusterreиVerdehan,GiraudиBeslin,Belhaj,Gordon,SchweigerиGregorandидруги,коитопредоставихасерияотформули,чрезанализинахарактеристикитенаинсталиранитетурбини.необходимоедасеподчертаеобаче,ченитоединсъветнеможедасесравнистози,предоставенотпро-изводителя,ивсеки,койтотръгнедаразработватакивасхемитрябвадасеотнеседопроизводителяотсамотозапочваненаразработваненапроекта.

IV.7.2.1. Видове и конфигурация

Потенциалнатаенергиявъвводатасепревръщавмеханичнаенергиявтурбината,отеднаилидвафундаменталниитоталноразличнимеханизми:

�наляганетонаводатаможедаприлагасиланачелотонаплъзгачанаперката,върхукоятопадаводата,коятосенамалява,докатопреминавапрезтурбината.турбините,коитофункциониратпотозиначинсенари-чатреакционнитурбини.обвивкатанатурбината,сплъзгачанапълнопотопенавъвводата,трябвадаедостатъчностабилна,задаустоинаоперационнотоналягане.турбинитенаФрансисикапланпринадлежаткъмтазикатегория.

�наляганетонаводатасепревръщавкинетичнаенергияпредидапре-минепрезплъзгача.кинетичнатаенергияевъвформатанависокоско-ростнаструя,коятоудряперките,монтирананаперифериятанаплъз-


гача.турбините,коитофункциониратпотозиначинсенаричатимпулс-нитурбини.най-известнатаимпулснатурбинаеПелтън.

IV.7.2.2. Импулсни турбини

A. Турбини на Пелтън

турбинитенаПелтънсаимпулснитурбини,къдетоеднаилиповечеструиудрятколелото,коетоимапоперифериятасимногоперки.Всякаструяиз-хвърляводапрездюзасклапазаконтролнапотока(Фигура6.4).тесеизполз-ватсамозависокинапориот60мдоповечеот1000м.оситенадюзатасавплананаплъзгача.Вслучайнаспешностспираттурбината(т.е.вслучайнаотхвърляненатовара),струятаможедабъдепревърнатавдефлектор,итаканямадаможедаудряперкитеиплъзгачътнямадаможедадостигнескорост-танаизбягване.Втозислучайклапататрябвадасезатворимногобавно,такачесвръх-наляганетоданахлуевтръбатаидазапазидопустимотониво(макс.1.15статичноналягане).

Привсякоизлизанеотплъзгачасегубикинетичнаенергия,перкитесапроектиранитака,чедазапазятизходнатаскоростдоминимум.

турбина наПелтън с еднаилидве струиможеда има вертикалнаилихоризонталнаос,кактоепоказанонафигура6.5.турбинитестриилиповечедюзииматвертикалниоси.максималниятбройнадюзитее6(нееобичайнозамалкихидроцентрали).

Плъзгачътнатурбинитеобикновеноезакрепеннагенераторнаташахтаи


щебъденаднивотонадолнототечение.

ефективносттанатурбинатанаПелтънедобраот30%до100%отмаксимал-ниядебитзаедноструйнатурбинаиот10%до100%замногоструйнатурбина.

B. Турбини на Турго

турбинатанатургоможедафункционираподнапор в обсег от 50-250м.кактопритазинаПелтън,тяеимпулснатурбина,обаченейнитеперкисаразличнииводнатаструяудряравнинатавплъзгачаподъгълот20º.Водатанавлизавплъзгачапрезеднатастрананаплъзгачниядискиизлизаотдругата.можедафункционирамежду20%и100%отмаксималнияпроектенпоток.

ефективносттаиепо-малкаотколкотопритурбинитенаПелтъниФран-сис.ВсравнениестазинаПелтън,турбинатанатургоимапо-високарота-ционна скорост за същияпотоки напор.турбината натургоможеда бъдеалтернативанатазинаФрансис,когатопотокътварираиливслучайнадълъгнапоренводопровод,тъйкатодефлекторитепозволяватдасеотхвърлиско-росттанаизбягваневслучаянаотхвърляненатовариевентуалнатапояванаводенчукприползванетонатурбинатанаФрансис.

C. Турбини при напречен поток

тазиимпулснатурбина,известнаощекатоБанки-мишелсеползваширо-копринапоринадхвърлящитезипритурбинитенакаплан,ФрансисиПелтън.можедафункционираснапоримежду5и200м.


Водатанавлизавтурбината,направляванаотеднаилиповеченаправля-ващиперки,разположенисрещутечениетонаплъзгачаигопресичадвапътипредидаизлезеоттурбината.тозиопростенпроектяправиевтинвариантилесензаремонтивслучай,когатоплъзгачаспирапорадиважномеханичнонатоварване.турбинитепринапреченпотокиматнискаефективноствсрав-нениесдругитурбинииважнатазагубананапорпорадиразстояниетомеждуплъзгачаинивотонадолнототечениетрябвадасевземепредвид,когатостававъпросзанисъкилисреденнапор.ощеповече,плъзгачитенатурбинитепринапреченпотокпривисокинапориможедасъздаватпроблемиснадеждносттапорадивисокотомеханичнонатоварване.товаеинтереснаалтернатива,кога-тосаналицемноговода,определениенергийнинужди,малкиинвестиционнивъзможности,катонапримерпрограмизаелектрификациянаселата.

IV.7.2.3. Реакционни турбини

A. Турбини на Франсис

турбинитенаФрансиссареакционнитурбини,сфиксираниплъзгачиинаправляващиперки,коитомогатдасерегулиратисеизползватприсреднинапори.Втезитурбинивсмукванетоевинагирадиално,ноизходаеосеви.снимка6.3показвахоризонталнатаоснатурбинатанаФрансис.обичайнотоимприложениеенапорот25до350м.кактопритурбинитенаПелтън,тезинаФрансисмогатдаиматвертикалниихоризонталниоси,тазиконфигурацияечестосрещанапрималкитехидросхеми.

турбинитенаФрансисмогатдасеположатвотворенулейилидасепри-крепяткъмнапоренводопровод.замалкинапорииотворениел.улеисеиз-ползватчесто,обачепонастоящемтурбинитенакапланпредставятпо-добротехническоиикономическорешениевтакиваелектроцентрали.

Водатанавлизавтурбинатапрезспиралнакутия,коятоепроектиранадаподдържатангентнатаскорост,коятоепостояннапопротежениенапоследо-вателнитеучастъциидаяразпределяперифернододистрибутора.кактоепоказанонафигура6.9,тазиимаподвижнинасочващиперки,чиятофункцияедаконтролиратдебитанавлизащвплъзгачаидаадаптиратвходнияъгълнапотокакъмъглитенаплъзгача.тесевъртятоколоостаси,катосвързватвъзлите, прикрепени към голям обръч, който синхронизира движението наперките.темогатдасеползватзаспиранетонапотокавтурбинатавспешниситуации,въпрекичетяхнотоизползваненеизключваинсталиранетонаклапатиппеперуданавходанатурбината.Плъзгачъттрансформирахидравличнатаенергиявмеханичнаиявръщаосевовизсмукващататръбата.

малкитехидроплъзгачиобикновеносеизработватотобвивкиотнеръж-даемастомана.някоипроизводителиползватсъщотакаалуминиевиибронзо-виобвивкиилизаварениостриета,коитообикновенодиректносеприкрепяткъмшахтатанагенератора.

Проектотръбатанареакционнитетурбинисестремидапокриекинетична-


таенергиявсеощеостаналавъвводата,излизащаотплъзгача.тъйкатотазиенергияепропорционалнанаквадратанаскоростта,еднаотцелитенатазитръбаеданамалиизходнатаскоростнатурбината.ефективнатапроектотръбабиималаконусовидносечение,ноъгълътнеможедаемногоголям,впро-тивенслучайщесеобразуваразделяненапотока.оптималниятъгъле7º,нозадасенамалидължинатанапроектотръбатаисъответнонейнатастойност,понякогаъглитенарастватдо15º.

Прималъкнапор,по-важнаепроектотръбата,тъйкатонискиянапоробик-новеноналагависокноминалендебит,скоросттанаостаналатаводавизходанаплъзгачаедоставажна.лесноможедасеразбере,чепрификсиранияди-аметърнаплъзгача,скоросттащенарасне,акопотокъттръгне.

B. Турбини на Каплан и турбини с витла

турбинитенакапланитезисвитласареакционнитурбинисосевипоток;ползваниобикновенопрималъкнапорот2до40м.турбинатанакапланимаприспособяемиплъзгачи-перкииможеилинеможедаимаприспособяемина-правляващиперки.акоиплъзгачитеиперкисаприспособяеми,тотесеопис-ваткато„двойно-регулирани“.аконаправляващитеперкисафиксиранитеса„еднократно-регулирани“.турбинитенакаплансфиксираниплъзгачи-перкисанареченитурбинисперки.тесеползваткогатоипотокътинапорътостанатпрактическипостоянни,коетоехарактеристика,коятогиправинеобичайнивмалкихидросхеми.

двойноторегулиранепозволяваповсяковремезаадаптиранетонаплъз-гачаинаправляващитеперкидасеприкрепяткъмвсякавариациявнапораилидебита.товаенай-гъвкавататурбина,коятоможедафункционирамежду15%и100%отмаксималнияпроектендебит.еднократнорегулиранататурбинанакапланпозволявадобраадаптациякъмпроменитенаналичнияпоток,нее


по-малкогъвкававслучаитенаголемивариациивнапора.темогатдаработятс30%и100%отмаксималнияпроектендебит.

двойнорегулиранататурбинакапланемашинасвертикалнаос,сконфи-гурацияотспиралнаобвивкаирадиалнинаправляващиперки.Потокътпре-минавапорадиаленпътнавътреиправизавойотправъгълпредидавлезевплъзгачавпосокакъмоста.систематазаконтролепроектиранатака,чепро-мянатавъгъланаперкатасеприкачваснаправляващитеперки,задасеполу-чинай-добраефективноствголямобсеготтеченияинапори.Перкитемогатдасевъртят,докатотурбинатаработи,чрезвръзка,посредствомвертикаленлостплъзгащсевътревкухинатанаостанатурбината.

утаителните единици произлизат от турбините на каплан, с генератор,който се намира във водонепромокаемият утайник под водата.Фигура 6.13показватурбината,къдетогенераторът(иакоенеобходимоскоростнакутия),охладенотвъздухаподналягане,сепоставявутайника.оставатсамоел.ка-белите,коитосанадлежнообезопасени.

турбинитенакаплансаможебимашините,коитопозволяватнай-голямбройвъзможниконфигурации.изборътекритиченвчастностприсхемисни-съкнапор,къдетосцелдабъдеизгодно,трябвадасеподдържаголямдебит.Приизпълнениенасхемиснапормежду2и5м,идебитмежду10и100m3/сек,санеобходимиплъзгачис1.6-3.2мдиаметър,прикрепеникъмгенера-торачрезускорителянаскоростта.катоцялохидравличнитепроводнициивчастностводнотовсмукване,самащабнистроителниработи,сразходи,коитообикновенонадвишаватразходитезаелектромеханичнотооборудване.

задасенамалицялостнатацена(строителнитеработиплюсоборудване-то)ипо-специалноразходитезастроителство,саразграничениняколкокон-фигурации,коитоднессесчитатзакласически.

Конфигурация Поток Затваряща система

Ускорител на скоростта

Верикалнанакаплан радиален клапанавхода Паралелен

Вертикаленполу-сифоннакаплан радиален сифон Паралелен

обърнатполу-сифоннакаплан радиален сифон Паралелен

наклоненполу-сифоннакаплан аксиален сифон Паралелен

капланS аксиален клапанавхода Паралелен

капланнаклоненправъгъл аксиален клапанавхода коничен

капланвров аксиален клапанавхода Паралелен

сифонитесанадеждни,евтиниипредотвратяватскоросттанаизбягваненатурбината,обачетесашумни,аконесавзетимеркизаизолациянавсмука-телнатапомпаиклапитеповременастартиранеиспираненатурбината.дажеиданесеизисквапринормалнаоперация,затварящатавратаестриктнопре-поръчителна,тъйкатопредпазваотнепредвиденивключваниянатурбината,породениотсилнипроменивниватанагорнотоидолнототечение.Вслучай


натакъвпроблем, турбинатащедостигневисокаскоростиоператоранямадаимавъзможностдаяспре.решениетонатозипроблемевползванетонабентовесвходниклапи.

занамаляваненавизуалнотоизвукововъздействие,най-добротореше-ние са подземните електростанции, но те са единствено постижими със S,конфигурацияотпусканенаводаподправъгълиливяма.

конфигурацията ускорител на скоростта позволява ползването на стан-дартенгенератор,обикновеновъртящсепри750или1000rpm,исъщотакаенадежден,компактениевтинвариант.конфигурациятаSстававсепо-попу-лярна,обачеимаединнедостатък,чеостанатурбинататрябвадапресечеиливходаиликраянатръбатаспоследвалазагубананапор.най-честосеползвазасреденнапори/илихидроелектрическисхемиснапоренводопровод.

конфигурациятаямаималесендостъпзавсичкикомпонентинаоборуд-


ването,вчастностприкрепванетонатурбинатаиускорителянаскоростта,са-миятускорителигенератора,коитоулесняватинспектирането,поддръжкатаиремонта.тазиконфигурацияепопулярназасхемисмногомалъкнапоривисокдебит,позволяващиплъзгачисдиаметърпо-голямот2м.

Посъщитепричини,кактопритурбинатанакаплан,итуктрябвадаимаизсмукващатръба.Порадинискиянапор,кинетичнатаенергияемноговажна,икачествотонатазичастоттурбинатанетрябвадасепренебрегва.

IV.7.3. Генератори

генераторитетрансформиратмеханичнатаенергиявелектрическаенер-гия.Въпреки,чеедновремехидроелектрическитесистемисабиливариращправток,задапаснатстогавашнитетърговскиелектрическисистеми,тоднесвнормалнатапрактикасеползватгенераторитестрифазенпроменливток.Взависимостотхарактеристикитенадоставенатамрежа,производителятможедаизбересред:

�Синхронни генератори: тесаоборудванисDCелектрическаилисистемазапостоянномагнитновъзбуждане(ротационнаилистатична)свързанасрегулаторнаволтажа,задасеконтролираволтоватапроизводител-ност,предигенераторътдасесвържесмрежата.тедоставятреактивнаенергия,необходимазаелектрическитесистеми,когатогенераторътесвързанвмрежата.синхроннитегенераторимогатдаработятизолира-ниотмрежатаидапроизвеждатенергия,докатовъзбудимосттанеезависимаотмрежата.

�Асинхронни генератори: тесапростииндукционнимоторибезвъзмож-ностзарегулираненаволтажаифункциониращисъсскоростдиректносвързанасчестотатанасистемата.теполучаватсвояттокнавъзбуди-мостотмрежата,катоабсорбиратреактивнатаенергияотсобствениясимагнетизъм.добавяйкисерияоткондензаториможедасекомпен-сиразаабсорбиранатареактивнаенергия.тенемогатдагенерират,когатосаизключениотмрежата,понеженесаспособнидапредоставятсвойсобствентокнавъзбудимост.обаче,тесеизползватвмногомал-кисамостоятелниприложения,катоевтинорешение,когатосеизисквакачествотонадоставенотоелектричестводанееотвисокакласа.

Под1MW,синхроннитегенераторисапо-скъпиотасинхронниисеползватвелектрическитестанции,къдетопроизводителностнагенераторитепредста-влявазначителендялоттоваранаел.системата.асинхроннитегенераторисапо-евтиниисеизползватвустойчивимрежи,къдетотяхнатапроизводител-ностенезначителначастоттоваранаел.системата.ефективносттабибила95%за100kWмашинаиможеданараснедо97%спрямопроизведенатамощностот1MW.ефективносттанасинхроннитегенераториемалкопо-висока.катоцяло,когатомощносттанадвишиняколкоMVA,тогавасеинсталирасинхроненгенератор.


Понастоящем,системитесвариращаскоростипостоянначестота(VSG),вкоитоскоросттанатурбинитеепозволенодавариравширокиграници,докатоволтажаичестотатасезапазватпостоянниинеразрушени,вечесаналични.Преобразувателятначестота,койтосеизползвазадасвържегенераторапрезвръзкаDCсмрежатаможедажеда„синхронизира“мрежатапредигенераторадазапочнедасевърти.тозиподходчестосепредлагакатосредствозапо-добряваненаизпълнениетоинамаляваненаразходите.нонямадасестигнедонамаляваненаразходите,акосеползватурбинасперки,акосепремахнерегулирането на плъзгача. също така не е възможно да се подобри произ-водствотонаенергиявсравнениесдвойно-регулиранататурбинанакаплан.обаче,имаредицаслучаи,къдетоработатаспроменливаскоростизглеждаподходящорешение,т.е.когатонапорътвариравзначителнастепен.

операционниятволтажнагенераторанараствасмощност.стандартнитеволтовезапроизводствоса400Vили690Vпозволяватползванетонастан-дартнитрансформаторинаразпространениеиползванетонагенерирантокзазахранваневзаводанаел.системата.генераторитесняколкоMVAобикновеносапроектиранизапо-високиоперационниволтоведоняколкоkVисасвърза-нивмрежата,ползвайкирегулирантрансформатор.Втозислучайенеобхо-димнезависимтрансформаторHT/LTзадопълнителнодоставяненаенергияотелектроцентралата.

IV.7.4. Контрол на турбините

турбинитесапроектиранизаопределеннапоридебит.Всякоотклонениеоттезипериметриможедабъдекомпенсиранозаотварянеилизатваряненаконтролните устройства, като например вратички, клапи, резервнидюзи наклапите,независимодалищеподдържатизходнатаенергия,нивотонаводна-таповърхностнавходаилипостоянниядебитнатурбината.Всхемисвързанисизолиранатамрежа,параметъръткойтотрябвадабъдеконтролиранеско-росттанатурбината,коятоконтролирачестотата.

Внесвързанасистема,акогенераторътстанепренатоварен,турбинатазапочваданамаляваскоростта,затоваимануждаотпокачваненапотоканаводата,задасегарантира,четурбинатанямадаспре.аконямадостатъчноводаданаправитова,тогавачастоттоваратрябвадасепреместиилитурби-нататрябвадасеспре.обратно,акотоварътбъденамален,тогавапотокъткъмтурбинатащенараснеилищесезапазипостояненидопълнителноенер-гияможедасеразтоваривел.товар,свързанстерминалитенагенератора.

акопървиятподход,регулиранетонаскоростта (честотата)енормалнозавършенчрезконтроланапотока;изчислявасеотварянетонавратата,зад-вижващото устройстводава необходимитеинструкциина сервомотора, кое-тодаварезултатв удължаванетоимиретракциятанасерволоста. задаесигурно,челостадействителнодостигаизчисленатапозиция,сепредоставяобратнавръзкадоелектрическотозадвижващоустройство.тезиустройствасе


наричат„регулаторинаскоростта”.

Във вторияподход седопуска, че припълен товар, постояненнапорипоток,турбинатащефункционираспроектнаскорост,ипотозиначинщепод-държацеляттоваротгенератора;итящеработиспостояннаскорост.акото-варътнамалее,турбинатащеклоникъмнамаляваненаскоростта.електроненсензор,измерващчестотатащезасичаотклонениеинадежденинескъпел.регулаторнатоваращепревключванапредварителнозаедносъпротивлениеитакащесеподдържасточностсистематаначестотата.

контролиращитеустройства,коитоследватпървияподходняматограни-чениявмощността.електроннитерегулаторинатовара,работещисъгласновториятподходрядконадвишаваткапацитет100kW.

IV.7.4.1. Регулатори на скоростта

регулаторътекомбинацияотустройстваимеханизми,коитозасичатот-клонениявскоросттаигипреобразуватвпромянавположениетонасервомо-тора.чувствителеннаскоростелементоткриваотклонениеотустановенататочка;тозисигналзаотклонениеепреобразуваниразпространендавъзбудизадвижващиямеханизъм,хидравличенилиелектронен,койтоконтролираво-днияпотоквтурбината.ВтурбинатанаФрансис,къдетосенаблюдаванамаля-ваненаводнияпоток,трябвадасезавъртятвратичките.затоваенеобходиммощен генератор, зада преодолее хидравличнитеи силитена триенеидаподдържавратичкитевчастичнозатвореноположениеилидагизатворина-пълно.

няколковидагенераторисаналичниотстаричистомеханичнидомехано-хидравличниимехано-електронни.чистомеханичниятрегулаторсеизползвапрималкитурбини,зарадисвоятаконтролнаклапа,снеголесносеоперираинеизискваособениусилия.тезирегулаториползватмеханизъмзаобратенход,задвижванотшахтатанатурбината.Производителносттаоттозимехани-зъм–останаобратнияходнамаляваилисепокачвавзависимостотскоросттанатурбината–директнозадвижваклапата,разположенанавходанатурбина-та.

IV.7.5. Оборудване за разпределителното устройство (трафопост)

Вмного страниразпоредбите велектроснабдяванетоналагат законовозадължениезаел.дружестватадаподдържатсигурностикачествоприснаб-дяванетоселектричествовопределениграници.независимиятпроизводителможедаръководисвоязаводпотакъвначин,чедружестводасеналожидасесъобразиснеговитеизисквания.етозащосеизискваналичиетонасвързаниелектрическиустройствавътревелектроцентралитезасигурностиопазваненаоборудването.

разпределителнотоустройствотрябвадабъдеинсталиранодаконтролира


генераторитеидаподдържавръзкамеждутяхимрежатаилисизолиранто-вар.трябвадапредоставязащитанагенераторите,основниятрансформаторитрансформатораобслужващстанцията.Прекъсвачътнагенератора,незави-симодалисезадвижваотвъздуха,магнетичноилисвакуум,сеизползва,задасесвържеилипрекъснегенератораселектрическатамрежа.трансформа-торитеинструменти,кактоелектрическитетрансформатори(PTs)итоковитетрансформатори(CTs)сеизползватдапревръщатвисокитеволтовеитокадопо-управляеминивазаизмерване.оборудванетозаконтролнагенераторитесеизползвадаконтролираволтажанагенератора,факторитенамощноститоковитепрекъсвачи.

защитата на асинхронните генератори трябва да включва, сред всичкидруги и следните: реле с обратнамощност, защитаващ отмоторинг, дифе-ренциалнитоковирелетасрещувътрешниповредивнамоткатанастатораге-нератора;релезаповрединаземята,предоставящиобратнавръзка,кактоизащитаотаварииназемятапригенератора,идр.защитатанаелектрическиятрансформаторвключвамоментносвръх-токоворелеипродължителносвръх-токоворелезазащитанаосновниятрансформатор,когатосезасечеповредавсистематанашинатаилисепоявивътрешнаповредавосновнияелектрическитрансформатор.

независимиятпроизводителеотговорензаспогодбитеза заземяваневрамкитенаинсталацията.тятрябвадабъдепроектиранасъобразнокомунал-нитедружества.споразумениятазазаземяванещезависятотброянаедини-ците,коитоползватисобственатасистемазаконфигурациянапроизводителяиоперационнияметод.

измервателнотооборудванетрябвадабъдеинсталирановточкатанадос-тавказадасевписватизмерваниятасъгласноизискваниятанаелектрическитедружества.

Въввисоко-волтоватачастималиниянаелектрическипрекъсвачилиниянапрекъсване–комбиниранасъсземновключване–заизключваненагене-раторнатаединицаиосновниятрансформаторотлиниятанатрансмисия.из-мерванетосепостигапосредствомP.TиC.T.Aгенератори,включенеитоковпрекъсвачкатодопълнителназащитазагенератора.трансформаторапредос-тавяенергиязадейносттанавратичките,прекъсващитеклапи,сервомотора,маслениякомпресоридр.встанцията.

можедасеочакваособенасложноствстанциясмногоподразделения,къдетогъвкавосттаипродължителносттанадейносттасаотважност.

IV.7.6. Автоматичен контрол

малкитехидросхемиобикновеноработятбезнаблюдениечрез системазаавтоматиченконтрол.Понеженевсичкиелектростанциисаподобни,почтиневъзможноедасеопределистепентанаавтоматизация,коятодабъдевклю-ченавдаденатасхема,ноиманякоиизискваниязаобщоприложение:


системата трябвада включванеобходимитерелетаимеханизми заот-читаненапроблемивходанаработатаотсериозенхарактериследтовадасе доведе частта от централата или целият завод до безопасни условия нафункциониране.съответнитеоперационниданни за завода трябвадабъдатнабавениидасаналичниидасевписватвбазаданнизапо-късниоценкинаизпълнениетоназавода.

трябвадасевъведеинтелигентнасистемазаконтрол,коятодапозволипълнотофункционираненазаводаприприлаганенавъншенконтрол.

Бибиловъзможнодаимадостъпдосистематазаконтролототдалеченоместоположениеидасепренебрегнатавтоматичнитерешения.

системататрябвадабъдеспособнадакомуникирасподобниединици,надолуинагорепотечението,сцелдасеоптимизиратоперационнитепроце-дури.

очакванетонаповредипредставляваокуражаваненасистематазакон-трол.Ползвайкиекспертнасистема,подхраненасосновниоперационнидан-ни,възможноедасеочакватповреди,предитедасепоявятидасевзематкорективнимерки,заданесепоявяватповечетакиваповреди.

системата може да бъде конфигурирана по модули. Преминаването отаналоговикъмдигиталнимодулизаизмерваненанивотонаводата,позицио-нирането на вратичките, ъглите на остриетата, моментната енергийна про-изводителност, температуритеидр.модулнадигиталенкъманалоговкон-верторзазадвижваненахидравличнитеклапи,табличниархивиидр.модулброячзаизмерваненагенериранитеkWhимпулси,отмерваненадъжда,пулсанапотока,идр.и„умен“телеметриченмодул,предоставящвръзкамеждувъншнитекомуникации,посредствомтелефоннилинии,радиовръзкаидру-гикомуникационни технологии.тозиподходнамодулната системаедобреизучендоизискваниязавариациивширокмащаб,коитосесрещатвводно-енргийнияконтрол,ипозволявакактонахардуератакаинасофтуерадасестандартизира.можедасереализиранамаляваненаразходитепосредствомползванетонастандартнасистемаимодуленсофтуер,коитопозволяватлес-натаимподдръжка.

системитезаавтоматиченконтролмогатзначителноданамалятразходи-тезапроизводствонаенергия,чрезнамаляваненаподдръжкатаинарастваненанадеждността, докато направятдейността на турбините по-ефективнаипроизводствотонаенергияпо-голямоотналичнатавода.

согромнотоибързоразвитиеналаптопите,технитеценисегасамногониски.многопроизводителидоставятсистемазадобиваненастандартизира-ниданни.новоиевтиноперифернооборудване,лесносвързаноспреноси-митекомпютри,товаса“пазителите”-помагащинапроследяванетоизамест-ванетонаконтролнотооборудваневслучайнаповреда,саналичниилеснидасеинтегриратнанискицени.Подобренитеграфичнипрограмнитехникиподпомагатразвитиетоналесензаползванесофтуерсползванетонаграфи-ченинтерфейс.Благодарениенабързоторазвитиенадигиталнитетехноло-


гии, разликите между хардуерните платформи, като например PLCs, микроконтролниустройстваипромишлениPCs,изчезватзаоператора.

IV.7.7. Допълнително електрическо оборудване

IV.7.7.1. Трансформатор на обслужване на завода

консумациятанаелектричество, включващаосветлениеи статичниме-ханичнипомощничастиможедаизискваот1до3процентаоткапацитетанаинсталацията;високиятпроцентсеприлагавмикрохидросхеми(спо-малкоот500kW).обслужващияттрансформатортрябвадабъдепроектирантака,чедавземепредвидтезиимпулснитовари.акоевъзможно,трябвадасеизползватдваалтернативнидоставчика,савтоматичнопревключване,задасеосигуриобслужванетонанеконтролиранаинсталация.

IV.7.7.2. DC контролно устройство за доставка на енргия

общопрепоръчителное,инсталациитеконтролираниотразстояниедасаоборудванисаварийно24VDCзахранванеотбатерия,задасепозволикон-тролнадинсталациятазазакриванеследавариявенергийнатамрежаико-муникациятасъссистематаповсяковреме.ампер-часовияткапацитеттрябвадабъдетакъв,чепризагубаназахранващияток,дабъдегарантиранпъленконтролдокатоенеобходимо,задасеприложаткорективнимерки.

IV.7.7.3. Регистриране на горно и долно водно течение

Веднахидро-инсталация,трябвадасевписваткактовходната,такаиизходнатавода.най-лесниятначинедасефиксира,безопаснопотечение-то,табела,маркиранасметритеисантиметритеснивелирнарейка,обаченякойтрябвафизическиданаблюдаваиизаписваизмерванията.Велектро-централиоборудванисавтоматиченконтрол,най-доброторешениеедасеизползваттрансдюсери,свързанискомпютърачрезоборудванетозадобива-ненаинформация.

днес,измервателнитеединици-сензори–вписватизмерванията,коитовариратигипревръщатвсигнал,койтосепредаванапроизводственатаеди-ница.измервателниясензортрябвавинагидабъдеинсталиранвобектанаизмерване,къдетонивототрябвадасеизмери–обикновеноеобектнасуровиклиматичниусловияитрудендостъп–докатопроизводственатаединицаобик-новеноеотделенаипозициониранавдобрезащитенасреда,слесендостъпзаоперационнииобслужващидейности.

съществуваширокагамаотсензори,катовсекиединоттяхизползвараз-личниизмервателнипринципи.трябвада се знае, че точката на нивото на


измерванетотрябвадабъдевнимателноизбранасцелдасепредставицялотониво от горното до крайното течение. съгласно принципа на Бернули, про-мянавскоросттанатечениетопричинявапромянавдинамичнотоналяганеипостепенновъввидимотоводнониво,измереноотсензоразаналягането.акомястотонаизмерванесенамиравприливниилиотливнисъоръжения,къдетомогатдасепоявятвисокискоростивтечението,измерванетощедадегрешнирезултати.сензорананивотощепредадесигнал,катоползвахидростатичнияметод(фигура6.36a)илипневматичния(балончета)метод(фигура6.36b).Впървияметодтрябвадасеобърневнимание,такачевсичкитръбизапреда-ваненаналяганетосаизмеренииположенипотакъвначин,чеданезатруд-няват,нитодапозволяватакумулиранетонавъздухвтях.Привторияметод,сензорниятотвореразположенпо-нискоотсъответстващотонивовначалотонаизмерването,такаченитоможедапроникневода,нитодасесъберевли-ниите.Врешениетопредставенонафигура6.36a),плаващиятматериалможеда повредиинструмента.най-доброторешениее прикритото сглобяваненавсичкичастизаедновстената,кактоепоказанонафигура6.36b)иc).

фиг. 6.36

IV.7.7.4. Външна подстанция

така наречената система „вода-тел” обикновено включва подстанция.линияпрекъсвачтрябвадаразделязавода,включвайкистъпаловидентранс-форматор от мрежата в случай на повреди в електрическата централа. PTsиCTsзаkWhиkWизмерванетосаобикновеномонтиранивподстанцията,всвързващататочкамеждувъншнитеел.проводницииотвеждащаталиниякъммрежата.Взонисвисокачувствителносткъмвъншнитеусловия,подстанциятаезатворенавелектроцентралата,ипредавателнитекабелияотвеждаткъмна-порнияводопровод.светлиннитеспирачнимеханизмизазащитасрещутечовеилисветкавици,коитосвяткатвблизкатамрежа,обикновеносемонтиратвсградатанаподстанцията.

Влияние на околната среда върху строителството на хидроелектрически централи 157

Глава V Влияниенаоколнатасредавърхустроителствотона

хидроелектрическицентрали

V.1. разбиране

“третата конференция на страните, членки на рамковата конвенция заклиматичнипроменинаоон”ебилапроведенавкиотопрездекември1997г.товаебилавторатаинициативаследисторическатаконференциявриозаоколнасредаиразвитие,провеласепрезюни1992г.дажепо-рано,есвечеепризналспешнатануждадазасегнатпроблемитес глобалнотозатопляне.“Белият доклад за стратегия на общността и План за действие, озаглавен:“енергия за бъдещето: възобновяеми енергийни източници” е разработенавпоследствие,скоятосеправикрачканапред.

най-накрая,“директива/77/ECнаевропейскияПарламентинасъветанаесот27септември2001г.запромоцираненапазаранаелектричество,про-изведеноот възобновяемиенергийниизточници” определя ясниобщностницели.Беизразенаглобалнатаиндикативнацелот12%Веотбрутнотовътрешнопотреблениенаенергиядо2010г.запостиганетонатазиамбициознацел,завсичкистраничленкинаесебилонужнодапосочатнационалнитесииндика-тивницелизапотреблениетонаенергия,произведенаотвъзобновяемиенер-гийниизточници.

стратегическият анализ за развитието намалки хидроцентрали в евро-пейскиясъюз:“синяепохазазеленаевропа”безавършенпрез2002г.идавамногоинтересенпрегледнапотенциаланамХц,чрезразличниподходи.стра-нитеотесрегистрират,подикономическипречкиитакиванаоколнатасредапокачване на капацитета от 1111MW чрез надграждане на съществуващитезаводи(годишнапродукцияот4518GWh)инарастванекапацитетаот4828MWчрезреализиранетонановихидролелектрическицентрали(годишнапроизво-дителностот19645GWh).

техническиятпотенциалсамостехническитеограниченияможедабъдепредставляваноотгореспоменатитецифри:2080MW(8100GWh/год.)чрезнад-


гражданенасъществуващитезаводии9615(38058GWh/y)отновицентрали,теоретичноможедасепостигне.достиганетона“теоретичната”цел(46158GWh/y)щеналожигодишнонамалениес20милионатонаемисииCO2,основа-вайкисенаразумнастойност(заводи,коитогорятгазове)от0.43kgCO2/kWh.

обаче,споредсегашнитетенденциигорнатацелнеможедабъдедос-тигната,докатоадминистративнитепроцедури,коитооторизиратползванетонаводатанесеускорят.стотици,аконеихилядиисканиязаоторизацияча-кат одобрение, закъснението е причинено предимно от конфликта с окол-ната среда. някои агенции за околна среда изглежда оправдават или понепредставяткатоизвинение–товаблокиране,базиранонанискиякапацитетнамалкитецентрали.изглеждаезабравено,чеподефиниция,възобновяемитеенергиисадецентрализирании,чепонастоящемсамомалкитеводницентра-лиивятърнитетурбинимогатсъщественодадопринесатзапроизводствотонавъзобновяемаелектроенергия.

Всъщотовреме,докатосеприеме,чепроизводствотонаелектричест-вовмалкитецентралинепроизвеждаCO2илитечнизамърсители,фактечепорадитяхнотоместоположениевчувствителнитезони,местнитевлиянияневинагисазапренебрегване.значителнитеглобалнипредимстванамалкитехидроцентрали не трябва да пречат на идентифицирането на товари и въз-действиянаместнонивоивземанетонанеобходимитемеркизаотстранява-нетоим.големитетоплоцентрали,порадиикономическатаимрелевантностимащаб,саоторизиранинависокиадминистративниниваивнякоислучаи,технитевлияниянемогатдасесмекчатвнастоящиямомент.еднамалкавод-ноелектрическасхемапроизвеждавлияния,коитообикновеномогатдасена-малят,считанананискиадминистративнинива,къдетовлияниетонагрупитенанатиск–риболовниасоциации,еколозиидр.-епо-голям.

неетруднодасеидентифициратвъздействията,нонееилеснодасеоп-ределикоимеркизасмекчаваненаефектадасепредприемат,понежеобик-новенотоваседиктуваотсубективниаргументи.затоваесилнопрепоръчи-телнодасеустановипостоянендиалогс тези,коиторазработватпроекти,щадящиоколнатасреда,ибибилоуместнодасепредоставятняколконасоки,коитощепомогнатнапроектантадапредложимерки за смекчаване, коитолеснодабъдатодобрениотлицензиращитеоргани.

напоследък,изпълнениетонарамковатадирективазаводатащевъведестрогидопълнителниизискваниявекологичноотношение.имаизвестносъм-нение,чеизпълнениетонаекологичнитецели,катонапримерстроителствотонариболовнибай-пассистемиилинамаляваненажизнеспособносттанатец-овете.Постиганетонацелитенаоколнатасреданезависятотидеологическа-тасъпротиванатози,койтостроиобекта,аотикономическитеограничения.Всъщност,“проблемътнаоколнатасреда”имаикономическикорени.


V.2. Въздействие по време на строителната фаза

схемиоттипаотклонение,многофункционалниводохранилища,въведенивнапоителенканалилипостроенивнапоителнасистемапроизвеждатмногоразличнивлиянияеднаотдруга,кактоотколичествена,такаиоткачественагледнаточки.схема,ползващамногофункционалниязовирипрактическиняманеблагоприятнивлияния,тъйкатосеразбира,чекогатоязовирътеизграден,вечесабиливзетимеркитезасмекчаваненатезивлияния.дажеиразполо-жениетонацентралатащесебъдевърхуосноватаинямадапроменяеколо-гичнатасистема.

схеми,интегриранивнапоителенканалиливнапоителнасистеманямадавъвеждатновивлияниявърхутези,коитовечесагенерираниприизгражданетонаканалаилинапоителнатасистема.отдругастрана,схемитесотклоненияпредставляватмногоособениаспекти,коитотрябвадабъдатанализирани.

V.2.1. Водохранилища

Влияниятаполученипристроителствотонаязовирисъздаванетонапри-лежащиводохранилищавключват,катодопълнениекъмзагубатанаоснова,строителствоиотваряненастроителнипътища,строителниплатформи,из-копниработи,работасвзривовеидаже–взависимостотголеминатанаязо-вира-цеховезапроизводствонабетон.другинепренебрежимиаспектисабариернияефектипромянатанапотока,взависимостотречноторегулиране,коитонесасъществувалипреди.трябвадасеподчертае,чеводохранилищатавсъщностнесатипичнизамалкиводноелектрическисхеми.Болшинствотооттецпринадлежаткъмвидатечениенарека,безособеномащабнисвързанисизгражданетонаязовиристроителниработи.

обаче,влияниятапородениотстроителствотонаязовирнесеразличаватот тези, предизвиканиотшироко-мащабниинфраструктурнипроекти, чиитоефектиимеркизанамаляваненавлияниетосадобреизвестни.

V.2.2. Водни отвори, отворени канали, напорни водопроводи, отвеждащи улеи

Влияниятаполученипристроителствотонатезисъоръжениясадобрепо-знати и описани в Taблица 1, т.е. шумове, засягащиживота наживотните,опасностотерозия,порадизагубанарастителностповременаизкопнитера-боти,мътностнаводатаиотлаганенаседиментивдолнототечение,идр.задасенамаляттезивлияния,стриктносепрепоръчва,изкопнитеработидабъдатизвършванивсезонананискиводиизасегнатапочвенаосновадабъдевъзможнонай-бързовъзстановена.Въввсекислучайтезивлияниясавинаги


преходниинепредставляватсериознаопасностзаадминистративниоториза-ционнипроцедури.

согледназащитнатаролясрещуречнатаерозия,полезноедасевъзста-новиидасезасилирастителносттанаречниябряг,коятоможедабъдеза-сегнатаповременастроителствотонахидравличнотосъоръжение.трябвадасеотбележи,чеземятатрябвадабъдезасаденасприсъщизазонатаместнивидове,коитолесносеадаптираткъмместнитеусловия.

Проучванетозаоценканавъздействиетотрябвадавземепредвидефек-титеотразпръскваненаизкопенматериалвтечениетоинеблагоприятнитепо-следствияотстроителнитеработници,живеещивнезаселенатазонаповременастроителнатафаза.товавлияние,коетоможедаенегативно,акосхематаеразположенавнационаленпарк,можедабъдеположителновне-чувстви-телназона,катопокачванивотонасвоятаактивност.емисиите,излизащиотколите,прахаприизкопнитеработи,високотонивонашумидругинезначи-телнитоваридопринасятзаразрушаванетонаоколнатасреда,когатосхематаеразположенавчувствителнизони.засмекчаваненагорнитевлияния,ръко-водствотонатрафикатрябвамноговнимателнодабъдепланувано,задасеелиминиратненужнитедвиженияидасеограничидоминимумтрафикът.

отположителнатастрана,трябвадасеотбележи,ченарастванетонивотонаактивноствзоната,ползвайкиместенаработнасилаповременастроител-натафазасеприветствамногодобрекатоидея.

V.3. Влияния, произлизащи от строителството

V.3.1. Звукови влияния

допустимотонивонашумзависиотместнотонаселениеилиотизолира-нитекъщивблизостдоелектроцентралите.Шумътидвапредимнооттурби-нитеикогатотесеползват,скоросттанараства.днес,шумътпроизлизащотелектроцентралитеможедабъденамален,акоенеобходимо,донивавпоря-дъкана70dBA,почтинедоловиминаоткрито.

относнозвуковитевлияния,заводътFiskebypowerвнорхьопинг,Швецияепример,койтотрябвадасеследва.собственикътна заводаеискалмак-сималновътрешнонивоназвукаот80dBA,вътревелектроцентралатаприпълнофункциониране.максималнотодопустимонивона външеншум, презнощта,ебилоопределенодабъде40dBAвобкръжениетонаняколкокъщи,разположенинаоколо100мразстояние.

задаседостигнаттезиниванашум,берешено,чевсичкикомпоненти–турбини,ускорителиназвук,иасинхроннигенератори–трябвабъдатдоставе-нивпакетотединисъщдоставчик.договорътзапродажбаопределянивотонашум,коетоможедабъдедостигнатовпълниякапацитенаработа,оставяй-


кинеобходимимеркидазадоволятисканиятанапроизводителя.доставчикътприемаследнитемерки:многомалкиразликивпроизводствотонамеханизми;звукоизолиращиодеяла,коитодапокриваттурбините;генераторизаохлаж-дане на водата вместо охлаждане на въздуха и старателно проектиране надопълнителнитекомпоненти.кактоиобичайнататермоизолация,сградатаеснабденасъщотакаисакустичнаизолация.следователно,достигнатотонивонашумварирамежду66dBAи74dBA,соколо20dBAпо-нискоотсреднотозашведските електроцентрали. ако доставчикът е един, въпросът за отговор-носттаотпада.

намаляваненанивотонавъншнияшумедобиточрезизолираненавибра-циитенастенитеипокриванаелектроцентралата.Принципътнасистематазанамаляваненавибрациитееоставеннаосноватанаплочата,бетоновитеводниканали и колоните за въздушния кран се възбуждат от турбинните единици.другитечастинасградата,катоподдържащитепокривабетоновигредиипред-варителноизлетитебетоновиелементивстенитесеподдържатотспециалнигумениелементи,проектираниспружини,замаксималнонамалениенашума.запокривнитегредисаизбраниспециалносъставенилагернимеханизмиспру-жини(TrelleborgNovimbraSAW300).Подобнорешениееизбранозапредвари-телноизлетитебетоновиелементизастените.следкатоепостроенведнъж,произлизанетона звук от електроцентралатанеможедабъде засечено катотрафик,звукотводатавтечението,идр.внай-близкитежилищнисгради.

Подземнатаелектроцентралавкаватачио4,разположенанаоколо200mотПиацамаджоре,историческияцентърнаБолоня,същоимазаслугивтоваотношение.направенотоизследваненаакустичнияефектотстрананаитали-анскитесхемипоказвасредновътрешнонивоотоколо85dBA.нивотонашумавблизостдокъщите,намиращиседоелектроцентралатаебило69dBAпрезденяи50dBAпрезнощта.законодателствотовсилаизискватезистойностиданенадвишават5dBAпрезденяи3dBAпрезнощта.ПредприетитемеркизаизпълнениенатезиизискваниясаподобнидотезипредприетивФискебю:

�изолация на машинното отделение, най-шумната зала, от съседнитезалипосредствомдвойнистенисразличниголемини,съсслойстъкле-наватамеждутях.

�звукоизолиращистени.

�Плаващи/подвижниподовевърхукилимиотстъкленаватас15ммде-белина.

�окаченитаванисзаглушителнихарактеристики

�тежкикапацинапода,оборудванисзвукоизолиращикапацисчиповеинеопреновиуплътнителинатаваните

�Вибрационни овлажнителни фуги между перките и вентилационнитешахти

�тръбиснискаскоростнавятъра(4м/сек)

�двазаглушителанавърхаиотстранинавентилационнатаинсталация


�Вътрешнаивъншнидимоотводнитръбиоборудванисъсзвуковифилтри

�Въздушнипроводиизграденинатипасандвич(бетон,стъкло,стъкленавата,перфориранитухлиигипс)

�динамичнобалансиранивъртящисетурбинникомпоненти

�охлаждащиводатасинхроннигенераторибезчетчици

�механизмипроизведениспрецизностзаускорителинаскоростта

�силноподсиленитурбинниобвивкииобвивкинаускорителитенаско-росттазадасепредотвратятрезонансаивибрациите.

�анкерираненатурбинитесъсспециаленпротивосвиваембетонзадасеосигурятмонолитните условиямежду хидроединиците и блокчето наосновите

�стабилностнатурбинатасголемиколичествабетонзанамаляваненавибрационнитеамплитуди.

Подводната вентилация има три основни цели: отнемане на влагата отпространствата,задасеосигурикоректнотофункциониранеиподдръжканаоборудването,доставянетонасвежвъздух заработницитеипремахваненатоплината, генерирана от различните компоненти. даже и при максималнастойностнациркулациятанавъздуха,изчисленана7000м3/ч,скоросттанавъздухавтръбитеникоганенадвишава4м/сек.

Вярное,чегорнитедвапримерасачастнислучаи,нотесавключенитук,задапокажат,чевсичкоевъзможно,акосесчетезанеобходимо,незави-симо,чепроектътможедаизисквазначителноповишениенаинвестицията.същотакаеистина,чедватапримеразасягатсхемисмалъкнапор,налагащиползванетонаускорителинаскоростта;високопланинскитесхемисотклоне-ниябихапозволилидиректнотосвързваненатурбинатаигенератора,катопотозиначинсеелиминиракомпонента,виновензаповечетоотвибрациите.

V.3.2. Въздействие върху ландшафта

качеството на визуалните аспекти е важно за обществото, чиято нара-стващанеохотадаприемеслучващитесепроблемивтяхнатазрителнаоколнасреда.например,новитесъвместниуправлениявнашиякварталспостроенизкуственплажспясък,извличанотподморскотокоритосеотхвърляотчастотнаселението,въпрекичевмногослучаитоваможедаподобриобкръжава-щатасреда,включителноиландшафта.Проблемътеособенонаболялприви-сокопланинскитехидросхемииливсхемиразположенивградскатачаст.тозивъпросчестосеизявяваподформатанагражданскидискусииидажезаконовипредизвикателствакъмтезикоито,чрезизгражданетонатакивасхемитърсятдапроменятобичанияландшафтпостроявайкиги.

Всекиединкомпонент,койтосъставлявахидросхемата-електроцентра-ла,бент,преливник,напоренводопровод,входенканал,отвеждащулей,под-


станцияитрансмисионнилинии–имапотенциалдасъздадепромянавъвви-зуалнотовъздействиевърхуобекта,катовъведеконтрастниформи,линии,цветовеилиструктури.дизайнът,местоположението,ивъншниявиднавсякаеднаоттезихарактерничертиможедобредаопределинивотонаприеманеотстрананаобществотозацялатасхема.

Повечетооткомпонентите,дажеипо-обемистите,могатдасеотделениотпогледа,посредствомползванетоналандшафтаилирастителност.катосебоядисатвнеконтрастницветовеилитекстури,задасеполучатне-отразител-ниповърхности,даденкомпонентщесесмесиилидопълниотхарактернияландшафт.градивниусилия,обикновеносмалъкефектвърхуцелябюджет,могатдададатрезултатвпроект,приемливзавсичкизасегнатистрани:мес-титеобщности,националниирегионалниагенция,еколозиидр.

Преливникътобикновеноеосновнатапричиназа„притеснения“.разпо-ложениетомутрябвадабъдевнимателнопроучено,използвайкиприроднитедадености - скали, основа, растителност – да го прикрие и ако няма дру-го решение, да се боядиса, за даминимализира контраста с основата. акопреливникътбъде заровен, товаобикновеноенай-доброторешение,макариоператорътдасесблъскасизвестнинеудобствазаподдръжкаиконтрол.температурнитефуги и бетоновите анкерни блокчетамогат да се разредятилиелиминират;земятащесевърневпървоначалнотоисъстояниеитръбатанямадапредставлявабариеразапреминаванекъмдиватаприрода.


Глава VI икономическианализ

инвестициятаведнамалкахидросхеманалагаследсебесиголямбройразходиповременаизпълнениетонапроектаиводидоприходи,коитосеразпределят следизвестенпериодот време.разходитевключватфиксиранкомпонент–капиталовиразходи,застраховка,данъци,различниотданъкпе-чалбаидр.–ивариращкомпонент–операционнииразходизаподдръжка.Вкраянапроекта,катоцялоограниченототоризационнияпериод,остатъчнатастойностобикновенощебъдеположителна,въпрекичеадминистрациитеиз-искватнапускане/отказотуслугите,коитоставатсобственостнадържавата.икономическият анализ сравнява различните възможни алтернативи, коитопозволяватилинай-изгоднияизборилинапусканепроекта.

отикономическагледнаточка,еднахидроцентраласеразличаваоткон-венционалнатоплоцентрала,понеженейнатаинвестиционнастойностзаkWепо-голяма,аоперационнитеразходисаизключителнониски,тъйкатонямануждадасезаплащагориво.

икономическиятанализможедабъдеизготвениликатосевключиефек-тът от инфлацията или ако той се изпусне. работейки с постоянна паричнастойностимапредимствотодасенаправиединизключителнонезависимотстепентанаинфлацияанализ.лесноедасенаправятоценкинастойносттапотозиначин,тъйкатотесеотнасятдоблизкаточкавъввремето,коетоозна-чавачетесапредставенивъввалута,коятоимапокупателнастойностблизкадонастоящияслучай.акоимапричинидасевярва,чедаденифакторищеразвиятдоразличнастепенотинфлацията,тебитрябвалодасетретиратсдиференциалнаинфлационнастойност.например,акодопуснем,чепорадиелектричествототарифитещенараснатсдвапунктавсравнениесинфлация-та,докатоостаналитефакториостанатпостояннастойност,ценатанаелектри-чествотощеспадас2%всякагодина.

изчисляване на инвестиционната стойност представлява първа стъпкакъмикономическатаоценка.запредварителнияподход,оценкатаможедасеосноваванастойносттанаподобнисхеми.

съществуватредицаналичнисофтуернипакетивпомощна анализана

Икономически анализ 165

потенциалнияобект.компютърнобазиранитепакети,катонапримерHydrAиHydrosoftare,коитосаналичнивглобалнатамрежаимогатдасесвалят.някоиоттяхсалимитиранизаопределенирегиониилидържави,докатодругисапо-генерични.софтуернияанализзапред-проучванеRETScreenегенеричен,сво-бодноналиченсофтуеренпакетснаръчникзаползванеонлайн.тойулесняваползвателитедаподготвятпредварителнаоценказагодишнотопроизводствонаенергия,разходитеифинансоватажизненостнапроектите.

докато се идентифицира, че един проектът има първостепенен техни-ческипотенциал,ключъткъмвсякоуспешноразвитиеекатосепредприемеикономически анализ на обекта, койтощепредостави точно определяненанеобходимияинвестиционенразход.Повременатозианализ,основнагрижаеизчисленатастойностзаkWнаобекта.

обаче,оценкатанаразходаеважназаикономическияанализ,необходи-моевторастъпка,дасенаправипредварителенпроект,включващосновнитекомпонентинасхемата.основавайкисенатозипроект,бюджетнитеценизаматериалимогат да се получат от доставчиците. тези цени немогат да сесчитатзатвърдиценидокатоспецификациитеидатитенадоставканебъдатпредоставени.товащестанепо-късно,повременасъщинскиядизайнипро-цеситенадоставка.

неканесезабравя,чезаинсталациясвързанасмрежата,трябвадабъдеинвестиционнияразходналиниятанасвързване,понежесъгласноразличнинационалниразпоредбидействащив сила,макарипонякогада стават соб-ственостнасобствениканамрежата,тявинагисеизграждазасметканараз-работващияхидроелектрическатасхема.инсталациявблизостдоточкатанасвързванесмрежатащебъдепо-евтинаотедна,коятоеинсталиранадалечеоттазиточка.същотооснованияважиизателефоннителинии.Взаводсав-томатичноуправление,телефонналиния,коятопредавателеметрииаларменсигналчестосеползвавъпрекипонякогаможедабъдепо-евтинодасеползвасамататрансмисионналиниязаустановяваненарадиовръзка.Ползванетонацифровиямобилентелефонставасъщовсепо-честоявление,акоимадоста-тъчнодобропокритие.

икономическиятанализнасхематаотстрананатози,коятояразработваможедасеопростиакоценитенаелектричествотозаMWhсаизвестиисаустойчиваединица.обаче,тованееслучаятипазаритесепроменятпосто-янно–настоящатастъпкакъмлиберализацияиотварянекъмпазаритеипро-моциятанавъзобновяемитеенергиислужаткатодобърпример.тарифитесадоговорнипоразличниначинимеждупроизводителяидоставчикаисевлияятотнационалнитеполитикинастраните.тезиполитикимогатисеразличаватвразличнитестраниисеразглеждатипроменятчесто,катотовазатруднявадасенаправинещоповечеотподробенпреглед.договоренитетарифичрезнякоиформинаспоразумениезапокупателнасиласдоставчикащевариратвразличнитестраниищебъдатсилноповлияниотнационалнатаполитиканастраната.етозащоеважнозаразработващиясхематаяснодаразберенамес-ванетонанационалнатаполитика.


„Времеватаоценканапарите”еконцепция,коятоцитира,чеедноеврополученоднес,нееравнонаедноеврополученовнякоимоментотбъдеще-то,тъйкатоевротополученоднесможедабъдеинвестиранозадобиваненалихва.анализътВремеватаоценканапаритеобщовключвавзаимовръзкатамеждудаденасумапари,даденпериодотвремеидаденастойностнасъстав-наталихва.

167

Библиография

1. мосони,“развитиенаводнатасила.”,томIиII,AkadémiaiKiadóБудапеща,1987/1991

2. Ф.Хуайт,„Флуиднамеханика“,MacGraw-HillInc.USA

3. ISO1100-1:1996“измерваненатечнияпотоквотворениканали.част1:изгражданеифункциянаизмервателнастанцията”.

4. ISO/DIS110-2“измерваненатечнияпотоквотворениканали.част2:опре-деляненавръзкатаетап-изпускане”(ревизиянаISO1100-2:1982).

5. ISO3847:1977:“измерваненатечнияпотоквотворениканалиотпрелив-ницииподаващиканали–методкраянадълбочинатазаизчисляваненаправоъгълниканалисъссвободенпад(преливане)”.

6. Британскаасоциациязахидродинамичнопроучване,“Процедуриибесед-ванезапроектифункциянасифоннипреливници”,лондон1975г.

7. T.мур,“TLCзамалкихидроцентрали:по-добърдизайн,по-малкоглавобо-лия”,ХидроПреглед,април1988.

8. Шодри, “Приложни хидравлични прииждания.”, Ван ностранд рейнхолдкампъни,1979.

9. HydrA–компютърнобазирансофтуеренпакетзабързоизчисляваненахи-дроенергийнияпотенциалвъввсякоместоположениевобединенотокрал-ство илииспания. софтуер, който е разработен за други страни в ес ипонастоящеменаличенвиспанияиобединенотокралство.(институтпохидрология,Uk,2000,http://www.nerc-wallingford.ac.uk/ih/).

10. работендокладнаевропейскатакомисия„електричествоотвъзобновяемиенергийниизточнициивътрешенпазарнаелектричеството.

11. северозападенрегионвроманидемо-географскихарактеристики

12. изпълнениенарамковатадирективазаводатанаесвБългария

13. ПолзваненаенергияотводитенарекаискърчрезпострояванетонадеветминиВецпоречнотокоритонатериториятанаобщинитесвогеимездра,България

14. анализна възобновяемитеенргиии влияниевърху селскоторазвитие врумъния

15. България Профилнастраната

16. румъния Профилнастраната


17. цялостнаоценканаоколнатасреданабасейнанарекаогоста(североза-паднаБългария)

18. разработваненахидрологичниямоделзагорнотетечениенаВитотHEC-HMSсогледнаидентификацияналипсващиголеминапори

19. насокизакаксеразработвамалкахидроцентрала

20. общарамкаиприложениенабасейнанарекаЖиуврумъния

21. демографскинамесинасоциалноизключваневцентралнаиизточнаевропа

22. точканаизточниканазамърсяваневбасейнанарекадунав




opportunity Study on the conStruction

of a hydroelectric poWer Station

170 Opportunity Study on the Construction of a Hydroelectric power station

Chapter I political frame

Followingthe“ThirdConferenceofthePartiestotheUnitedNationsFrame-workConventiononClimateChange”heldinKyotoinDecember1997,theEuro-peanUnionhasrecognizedtheurgentneedtotackletheclimatechangeissue.Ithasalsoadoptedatargettoreducegreenhousegasemissionsby8%by2010from1990levels,whereasforotherindustrialisedcountriesthetargetis5%.

To facilitate the Member States achieving this objective, the Commissionidentifiedaseriesofactions,focusingonreducingenergyconsumptionandcarbonemissions(CO2).

Thedevelopmentofenergyfromrenewableresourcesisaveryimportantstepin the reduction of co2 emissions. therefore the eu council and parliament has broughtforwardDirective2001/77/ECforthepromotionofelectricityproducedfromrenewableenergyresources

Electricityproductionfromhydropowerhasbeen,andstillistoday,thefirstrenewablesourceusedtogenerateelectricity.NowadayshydropowerelectricityintheEuropeanUnion-bothlargeandsmallscale–represents,accordingtotheWhitePaper,13%ofthetotalelectricitygenerated,soreducingtheCO2 emissions bymorethan67milliontonsayear.Butwhereastheconventionalhydrorequiresthefloodingoflargeareasofland,withitsconsequentialenvironmentalandsocialissues,theproperlydesignedsmallhydroschemesareeasilyintegratedintolocalecosystems.

In2001,approximately365TWhofhydroenergywasproducedintheEuro-peanUnionfromanoverallcapacityof118GW.Smallhydroplantsaccountedfor8.4%of installedcapacity(9.9GW)andproduced39TWh(about11%ofHydro-powergeneration).Givenamorefavorableregulatoryenvironment,theEuropeancommission objective of 14000 mW by 2010 should be achievable and that small hydrowouldbethesecondlargestcontributorbehindwindpower.

Thelargemajorityofsmallhydroplantsare“run-of-river”schemes,mean-ingthattheyhavenoorrelativelysmallwaterstoragecapability.Theturbineonlyproducespowerwhenthewaterisavailableandprovidedbytheriver.

Whentheriverflowfallsbelowsomepredeterminedvalue,thegenerationceases. Someplants are standalone systemsused in isolated sites, but inmostcasesinEurope,theelectricitygeneratedisconnectedtothegrid.Stand-alone,

Political frame 171

small,independentschemesmaynotalwaysbeabletosupplyenergy,unlesstheirsizeissuchthattheycanoperatewhatevertheflowintheriveris.Insomecases,thisproblemcanbeovercomebyusinganyexistinglakesorreservoirstoragethatexistsupstream,oftheplant.

the connection to the grid has the advantage of easier control of the electri-calsystemfrequencyoftheelectricity,buthasthedisadvantageofbeingtrippedoffthesystemduetoproblemsoutsideoftheplantoperator’scontrol.

It ispossible forgridconnected systems to selleitherallor someof theirenergytosupplycompany.(Note:thismaynotnecessarilybethegridoperator).However,thepricepaidforthisenergyisgenerally,inEuropeparticularly,fairlylow.Inrecentyears,supportedbytheRES-e

Directivean in somecasesNationalGovernment legislationenhancedpay-mentsareavailable for trading renewableenergy states.Thishashelped smallscaledevelopmentsobtainareasonablerateofreturnontheinvestment.Ithasalsoledtoanincreaseinsmallscalehydroschemesbeingdeveloped.

i.1. romania

I.1.1. Current status

InRomaniathereare362HydroelectricPowerPlants(HPP)withanoverallinstalledcapacityof6120MW,whichmeans27.9%oftheoverallinstalledcapacityoftheRomanianpowersystem(21905MW).

ThestructureoftheseHPPsarethefollowing:

�95%ofthemareownedbySCHIDROELECTRICASAandhavean installedcapacityof5899.3MW

�2.5%areownedbySCELECTRICASAandhaveaninstalledcapacityof156MW

�1.9%areownedbySCTERMOELCTRICASAandhave installedcapacityof117.6 mW

�0.6%otherproducers

�Outofthese362hydroelectricpowerplantsthereare:

�317HPPswithcapacitiesbetween0and30MW,totalizing1069MWinstalled

�32HPPswithcapacitiesbetween30and100MW,totalizing1529MWinstalled

�13HPPswithcapacitiesover100MW,totalizing3552MWinstalled(TheAn-nualStatisticBookofRomaniafor2001)

In2000,thetotalenergyproducedbythehydrosectorwas14778GWh,rep-resenting28.5%ofthetotalenergyproducedinRomania.

In1998and1999,duetothegoodhydraulicity(rainyyears)thehydrosectorproduced35.3%and36.1%fromtheoverallenergyproductionofthecountry.


ThemostimportantHydroelectricPowerPlantofRomaniaisPortiledeFier1,onDanuberiver,anditisalsothebiggesthydroelectricpowerplantinEurope.Ithasaninstalledcapacityof1050MW(theRomanianpart,only)anditisplanedtoreach 1167 mW at the end of 2005.

TheotherHydroelectricPowerPlantsofthecountryarelocatedonthefol-lowingrivers:Olt,Lotru,Bistrita,Somes,Dragan,Arges,Dambovita,RaulTargului,Sebes,RaulMare,Cerna,Bistra,Buzau,Motru,Danube.

Themostimportantlocalmanufacturerwhichhasthecapabilitytobuildanykindofhydroelectricequipment,istheMetalurgicalFactoryfromResita.

I.1.2. Hydro energy resources

InRomania,themostimportantwaterbasinsare:Olt,Lotru,Bistrita,Somes,Dragan,Arges,Dambovita,RaulTargului,Sebes,RaulMare,Cerna,Bistra,Buzau,Motru,Danube.

ThehydroelectricpotentialofRomania,accordingtothelatestreevaluationsis(EnergeticaReviews1995-2001,ElectricitySupplyinRomania1996):

�theoreticalpotential=70000GWh/year,outofwhich:

Ö thepotentialoftheriversinsidethecountry,51600GWh/year

Ö thepotentialoftheRomanianpartoftheDanube,18400GWh/year

�technical potential: 34500GWh/year and an installed capacity of 11370MW,outofwhich:

Ö theRomanianpartoftheDanube:11560GWh/yearand2620MWin-stalled

Ö themicro-potential(HPPwithcapacitiesunder0.63MW/plant):2940gWh/year and 757 mW installed

�economicpotential:27000GWh/yearand9120MWinstalled.

�exploitable potential (which is in accordance with the requirements ofUCTE and takes into consideration legal and environment restrictions):from 24000 to 26000 gWh/year and from 7000 to 8200 mW installed.

Attheendof2000,67.1%oftheeconomicpotentialforenergyand54.7%ofeconomicpotentialforpowerwasexploited.

Current status of hydro power plants

Installedcapacity(small<30MW) 317HPP,1069MWinstalled

Installedcapacity(medium30-100MW) 32HPP,1529MWinstalled

Projectsunderconstruction(small<30MW) 296.4MWin36HPPs(thesameidentifiedasprojectswithhighpotential)

Projectsunderconstruction(medium30-100MW) 448.6MWin10HPPs(thesameidentifiedasprojectswithhighpotential)

Political frame 173

Hydro energy resource potential

level of information available very good

Country-levelhydroatlasavailable? Onlyamap,availableatSCHIDROELECTRICASA

Estimatedpotential

70000GWh/yeartheoreticalpotential

34500GWh/year,11370MWtechnicalpotential

27000GWh/year,9120MWeconomicpotential

Targetestablished? 900 mW

Identification of areas/projects with high potential for hydro energy

recommended strategic assessments no

Capacitiesbetween0and30MW

HPPBeretea(16.2MW)

HPPRobesti(28.5MW)

HPPStrei(16.8MW)

HPPCalan(7.8MW)

HPPBacia(11.7MW)

HPPSimeria(11.5MW)

other30hydroelectricpowerplantswithato-talcapacityof203.9MW

Capacitiesbetween30and100MW

HPPSurduc(31.2MW)

HPPRaulAlb(36MW)

HPPMovileni(37MW)

HPPValeaZadului(35MW)

other6hydroelectricpowerplantswithatotalcapacityof309.4MW


Political frame 175

i.2. Bulgaria

I.2.1. Current status

Bulgariahasbeenutilizingitshydrologicalresourcesforovertwocenturies.Thecountrycurrentlyhas10,300MWofinstalledcapacityfromlargecommercialhydroelectricpowerplants(HPP’s).Bulgariaalsohasapproximately545MWofin-stalledcapacityfromsmallandmicro(<15MW)HPP’s(WorldElectricPowerPlantsDatabase,June2009).Approximately,3.6billionkilowatt-hoursweregeneratedbyhydroelectricpowerplantsin2007,sohydroelectricpowermakesupabout10percentofthetotalpowergeneratedinBulgaria(EIA,2007).

Bulgariahasgrowthintheirhydroelectricpowersector.Currently,105MWofhydroelectriccapacityarebeingconstructed,and190MWofcapacityhavebeenplanned.Forthemostpart,Bulgaria’stechnicalandeconomicpotentialforlargehydroelectricplantsisbeingfullyexploited(RenewableEnergyFactSheet,Euro-peanCommission).

TheBulgariangovernmenthasplacedgreatemphasisonthedevelopmentofthecountry’shydrologicalsourcesinanefforttolimitthedependenceonforeignfuel imports. The 1999 Energy and Energy EfficiencyAct targeted privatizationofpowergeneration,includinghydroelectric.Inall,approximately63smallandmicroHPP’sarelocatedontheNationalEnergyCompany’s(NEK)property,allofwhich are of focus for privatization.According to theWorld Bank PrivatizationDatabase,thePirinskaBistritsaEnergyCompanywasprivatized in2000,andtheProuchvaneiDobivnaFeftiGazEnergyCompanywasprivatizedin2003.TheBul-gariangovernmentinrecentyearshasalsoinitiatednewlicensingschemesaspartoftheprojectdevelopmentprocess.

Thereareafewprivatesectorcompanieswhoareactively involvedinthedevelopmentofsmallandmicroHPP’ssuchasEnergoproekt,HydroLtd.,AMEK,andESDofBulgaria.Whilethecountrydoesnothaveahydroassociation,thereareseveralorganizationscreatedonamunicipallevelwhohavetakenanactiveinterestinrenewableenergysources.MunicipalorganizationssuchasthePlovdivEnergyAgency, aswell as the Regional Energy Center’s at Lovetch, Russe, andHaskovo-justtonameafew.

Bulgaria’sgeographyconsistsofmountainousterraincombinedwithvalleysandplains.Anaveragealtitudeof470mabovesealevelandanannualprecipita-tion of 672 mm yield over 526 rivers that are greater than 2.6 km in length. all of theseriversflowintooneofthreemaindrainagebasins:theDanubeWatershed,theBlackSeaBasin,andtheAegeanSeaBasin.ThelongestriverinBulgariaistheIskar,whichflowsfor368kmandfinallydischargesintotheDanubeWatershed.

Total yearlyfluvial runoff from thecountry’s inland riversduringanormalyearisapproximately20.2billionm3,andforadryyearcanbeaslowas9.3billionm3(CenterforIntegratedRegionalAssessment,2000).


I.2.2. Hydro energy resources

Bulgariahasbeenutilizingthehydrologicpotentialofthecountry.swatercours-esforovertwocenturies.Thecountrycurrentlyhasatotalof1,937MWeofinstalledcapacitywhichismainlygeneratedbythelargercommercialhydroelectricpowerplants(HPP.s),whileatotalof63MWeisgeneratedfromsmallandmicroHPP.s(So-fiaEnergyCneter,2002).Thisinstalledhydroelectriccapacityequatestoapproxi-mately15percentofthetotalinstalledcommercialcapacityforthecountry(USDOE2002c).However,manyoftheexistingHPP.sareover30yearsofageandareinneedofsomesortofrehabilitationtoberestoredtotheirtruepeakcapacities.

Thecountry.sgeographyconsistsofmountainousterraincoupledwithfertilevalleysandplains.Table12indicatesthehypsometryofBulgaria.Consideringthattheaveragealtitudeis470maslandtheannualprecipitationbeing672mm,itisnotsurprisingthatthereareover526riversinBulgariathataremorethan2.6kminlength.Allofwhichflowintothreemaindrainagebasins:TheDanubeWatershed,TheBlackSeaBasin,andtheAegeanSeaBasin.ThelongestriveristheIskarwhichflowsfor368kmandultimatelydischargesintotheDanubeWatershed.Totalyearlyfluvialrunofffromthecountry.sinlandriversduringanormalyearisapproximately20.2x109 m3whileforaverydryyearitcanbeaslowas9.3x109m3(CenterforIntegratedRegionalAssessment,2000).Thetotalyearlywaterconsumptionofthecountryisapproximately10.6x109m3,ofwhich31percentisutilizedforirrigation,16percentforpotableanddomesticpurposes,19percentforhydroelectric,26per-centforconditionallypurewaterfortheeconomy,and8percentforotherpurposes.

TheBulgariangovernmenthasplacedgreatemphasisonthedevelopmentofthecountry.shydrologicalresourcesinanefforttolimitthedependenceonfor-eignimportsoffuel.Resultingfromtheadoptionofthe1999Energy and Energy Ef-ficiency Act,thebasiclegislativeframeworkforthecreationofamarketorientedpowersectorwasdeveloped.Anoutcomeofthisisthetargettoprivatizemuchofthepowergenerationcapabilitiesofthecountry.Inall,approximately63smallandmicroHPP.s are located on theNational EnergyCompany.s (NEK) property,andin1998thefirstattemptstoprivatize22HPP.swentunderwaywithdifficulty.Withinthepastyearitappearedthatthedifficultieshad,forthemostpart,passedanditnowappearsthatmostofthe63havebeentargetedforprivatizationby2005(D.Tafrov,2001).TheBulgariangovernmentinrecentyearshasalsoinitiatednewlicensingschemesaspartoftheprojectdevelopmentprocess.InadditiontotheenvironmentalimpactassessmentlawssetforbytheMinistryofEnvironmentandWaters,aprojectdeveloperisrequiredtoadheretothefollowingregulationswhendevelopingacommercialhydroelectricpowerproject:

�Law on Waters .the State dictates the commercial uses for all the coun-try’swatercourses.ThelawiscurrentlyintheprocessofbeingamendedtocomplywithEUdirectives;

�Law on Concessions . dictates the requirements and criteria for assuming therightsforutilizationofwatercoursesforcommercialpurposes;

Political frame 177

�Energy and Energy Efficiency Act .dictatesthelicensingandpermittingrequirementsforhydrositeswhichwillbeutilizedforcommercialenergypurposes;

�Territorial Structure Law .includes the regulations for construction of en-ergysupplynetworks.

ThereareafewprivatesectorcompanieswhoareactivelyinvolvedinthedevelopmentofsmallandmicroHPP.ssuchasEnergoproekt,HydroLtd.,AMEK,andESDofBulgaria.Whilethecountrydoesnothaveahydroassociation,thereareseveralorganizationscreatedonamunicipallevelwhohavetakenanactiveinterestinrenewableenergysources.MunicipalorganizationssuchasthePlovdivEnergyAgency,aswellas theRegionalEnergyCenter.satLovetch ,Russe,andHaskovoarejusttonameafew.

There are a number of existing and potential projects that the Stateeitherhasconceptual/ initial studiesorpre-feasibility studiesalreadycom-pleted,andislookingforinvestorstoproceedwiththedevelopmentofsuchprojects.Consideringthis,thereareverygoodopportunitiesforfurtherhydrodevelopmentinBulgaria.

Current status of hydro power plants

Installedcapacity(small<30MW) there are over 62 small to medium sized hpp.s in Bulgaria. in addition there are an estimated 49HPP.swithoutput<2MWe.Installedcapacity(medium30-100MW)

Projectsunderconstruction(small<30MW)There has been feasibility studies performedon numerous sites along the iskar and Strouma riversforsmallHPP.s,althoughfurtherprojectimplementationorconstructionhasnotyetbe-gun.

Proiecteinconstructie(medie30-100MW)

Hydroenergyresourcepotential

level of information available fair - good.

Country-levelhydroatlasavailable? yes.

Estimatedpotential

10,000GWh,annualpotentialby2020(consid-ers:smallmedium-largeHPP.S).

212MW,technicalpotentialmicroHPP.s(<2MW)by 2020.

Targetestablished?

No.AlthoughtheStatehasexpressedthattotalannualcapacityofinstalledhydrocouldbeap-proximately10,000GWhby2020.Currentlyitisapproximately3,300GWh(1999).


Identification of areas/projects with high potential for hydro energy

recommended strategic assessments

Assessmentofmicro-HPPpotential ofBulgar-ianrivers;

assessment of the necessary rehabilitation ef-fortsrequiredtoincreasetheoutputandeffi-ciencyofmedium,small,andmicroHPP.s.

Identifiedareas/projects

iskar river valley . est. 155 mWe

Strouma river vallery . est. 59 mWe

various locations . n/a

Political frame 179


Chapter II Social and economic condition of the regions

involved in the study

ii.1. South-West Region of Romania

TheSouth-Westregion,withasurfaceof29,212km2comprises5counties:Dolj,Olt,Valcea,MehedinţiandGorjandcorrespond,mainly totheoldhistoricregion of oltenia.

ItisneighboringwithBulgaria,SerbiaandwithSouthMuntenia,CentreandWestregions.In 2004 South West Oltenia Region had a population of 2,317,636(whichrepresented10.69%ofthetotalpopulationofRomania)withadensityun-derthenationalaverage(79.3inhab/km2,comparedto90.9inhab/km2).Therural-urbanstructureofthepopulationis52.8%versus47.2%(forRomania45.1%versus54.9%),themostruralcountiesbeingOlt(59.6%),Valcea(55%)andGorj(53.3%).

The region relief has a relatively balanced distribution, includingmountains,plains,hillsandplateaus.InthenorthsideofOltenia,thereliefhasmountainsandhills(theCarpathiansandsub–Carpathiansarea),withpredominatingforestsandgrass-lands.Theplainareaisspecialisedmainlyincultivationofcereals.Thehydrologicnet-work,formedmainlybytheDanubeRiver,OltandJiurivers,providestheregionwiththemainenergeticroleofRomania(71.57%ofthetotalhydroelectricproduction).

Thelocalitiesnetworkcomprise40towns,11ofthembeingmunicipalitiesand408communesthatcomprise2066villages.ThemostimportanttownsareCraiova(300.843 inhab), Rm. Valcea (111,980 inhab), DrobetaTurnuSeverin (109,941 in-hab),Targu-Jiu(96,320inhab)andSlatina(81,342inhab).Asitconcernsthesmalltowns(under20,000inhab),manyofthemdonothaveanadequatestructureanddevelopment:VânjuMare,Dăbuleni,Scorniceştietc.

The labourmarket reflects thenational trends.Theemployedpopulation isdistributedontheeconomicsectorsasfollows:agricultureandforestry(42.1%),in-dustry(26.9%)andservices(31%).Thecounties’analysisrevealedhigherratesoftheemployedpopulationinagricultureinOlt(49.5%)andMehedinticounties(48.4%),theservicesectorbeingmoredevelopedinValcea(34.3%)andDoljcounties(33%).

Social and economic condition of the regions involved in the study 181

Theeconomicrestructuringprocesscausedthemigrationfromurbantoruralenvironmentofabignumberofagedunemployedpopulations,wheretheyprac-ticesubsistenceagriculture.Thehighshareofruralpopulationandthewideareaofrural lands,mainly inthesouthsideoftheregion,maketheagriculturethepredominantsectorintheregionaleconomy.Thus,theincreasingnumberoftheemployedpersonsinagricultureandthedivisionoftheagrarianfieldsasaresultofthepropertyreform,aswellastheuseoflessadvancedtechnologies,ledtoanimportantdecreaseofworkproductivityinthissectorasthevalueofresultsinrealtermsremainedingeneralthesame,whilethelabourforcehired.

Theconstructionofthe2pan-europeancorridors(theroadcorridor IVandtheDanubeRivercorridorVII),whichwillcrosstheregion,areexpectedtoraisetheregionalaccessibilityandtostimulateinvestmentattraction,contributingtoabettermobilityofthelabourmarket.Least,butnotthelast,theprojectimple-mentationwillimplytheuseoftheregion’humanresources.

Furthermore,inordertoattractforeigninvestments,Romaniaset-upalong-sidetheDanube–freeareaswithfiscalfacilities,butnoneoftheseislocatedinOltenia.AfterbuildingtheCalafat-VidinbridgeovertheDanube,itisexpectedthatCalafattofulfillthenecessaryconditionstobecomeafreearea:akeypointoftheroad,railwayandalsoriverinternationaltraffic.

ThedevelopmentofresearchfacilitiesandcapacitywithintheUniversitiesCentresandtheuseofoftheresearchresultswithintheSMEssectorcouldcreateconditionsforthedevelopmentofbusinessenvironment.

SOUTH-WEST REGION

Indicators to characterize the development level and the economic potential

- 2004-

indicatorS region counties romaniadJ gJ mh ot vlPopulation,employment,unemployment

Totalpopulation(absolutefigures)

2,317,636 720,554 386,097 305,901 488,176 416,908 21,673,328

urban population(%) 47.2 53.0 46.7 48.3 40.4 45.0 54.9

rural population(%) 52.8 47.0 53.3 51.7 59.6 55.0 45.1

ii.2. Nord Region of Bulgaria

Bulgaria’ssuccessintransformingitseconomyfromcentralplanningtoamar-ket-basedsystemremainedunmeasuredin1991.Undoubtedly,anyformofBulgar-iangovernmentfacedadauntingtaskatthatpoint.Becauseitsfinancialandpro-


ductiveresourceshadbeenallocatedineffectivelyformanyyears,theeconomyurgentlyneededmajorreforms.Themanufacturingsectorwasuncompetitiveinworldmarkets,wastechnologicallyoutmoded,andconsumedenergyandmateri-alsatenormouslywastefulrates.Theagriculturalsector,oncethemostproductivesectoroftheBulgarianeconomy,haddegeneratedtothepointthatthecountrycouldscarcelyfeeditsownpeople.Anewtraderegimewithtraditionalpartnerswouldstrainalreadylowhardcurrencyreserves,restrictingaccesstorawmateri-alsandsophisticatedtechnology.ExternalandinternaldebtwereenormouswhenZhivkovfell.Inflationwashigh,environmentalproblemsweresevere,andskilledlaborwasinsufficient.

Several factorscomplicatethequantificationofsocialisteconomiesfromacapitalistperspective.Pricesinsocialisteconomiesserveprimarilyanaccountingfunction;theydonotreflectrelativescarcitiesanddemandforaproductastheydoincapitalisteconomies.Hence,comparisonsofvalueindicatorsaredifficult.Inaddition,somesocialiststatisticssimplyarecalculateddifferently.Forexample,thesocialistequivalentofnational income,referredtoasnetmaterialproduct(NMP),excludesthevalueofmostservices,includinggovernment,thatareunre-latedtophysicalproduction.

AccurateassessmentofBulgarianeconomicpoliciesandperformanceundercommunistregimesalsoiscomplicatedbyincomplete,inaccurate,ormisleadingstatistics.SomeWesterneconomistshaveattemptedtoextrapolatedatabasedonacombinationofBulgarianstatistics,variouseconomicassumptions,andstatisti-cal techniques.

ThetotallaborforceinBulgariawas4.078millionin1988.Ofthattotal,35.9percentwereclassifiedasindustrialworkers,19percentasagriculturalworkers,and18.9percentasserviceworkers.In1985some56percentofthepopulationwasofworkingage(16to59yearsoldformenand16to54forwomen);22.9per-centwereunderworkingage,and21.1percentwereoverworkingage.

On1January2007BulgariaenteredtheEuropeanUnion.Thisledtosomeim-mediateinternationaltradeliberalization,buttherewasnoshocktotheeconomy.Thegovernmentisrunningannualsurplusesofabove3%.Thisfact,togetherwithannual GDP growth of above 5%, has brought the government indebtedness to22.8%ofGDPin2006from67.3%fiveyearsearlier.Thisistobecontrastedwithenormouscurrentaccountdeficits.Lowinterestratesguaranteedavailabilityoffunds for investmentandconsumption.Forexample,aboomintherealestatemarketstartedaround2003.Atthesametimeannualinflationintheeconomywasvariableandduringthelastfiveyears(2003–2007)hasseenalowof2.3%andhighof7.3%.Mostimportantly,thisposesathreattothecountry’saccessiontotheEu-rozone.TheBulgariangovernmentplansfortheEurotoreplacetheLevin2010.However,expertspredictthatthismighthappenaslateasin2012.Fromapoliti-calpointofview,thereisatrade-offbetweenBulgaria’seconomicgrowthandthestabilityrequiredforearlyaccessiontothemonetaryunion.Bulgaria’sper-capitaPPPGDPisstillonlyaboutathirdoftheEU25average,whilethecountry’snominalGDPpercapitaisabout13%oftheEU25average.

Social and economic condition of the regions involved in the study 183

Bulgaria’sconsistentemphasisondevelopingheavyindustryatanycostcre-ated rawmaterialdemandswellbeyond thecountry’sdomestic resources.Thisproblemwascompoundedbytheinefficientindustrialuseofenergyandrawma-terials:BulgariausedmoreenergyperunitofNMPthananyWesterneconomy.Forthisreason,oneofthemostsalientaspectsoftheBulgarianpostwareconomywasrelianceonimportedSovietnaturalresources.

Besidesthepollutioncausedbyburningdomesticcoal,about1,500megawattsofBulgaria’sthermoelectricgenerationcapacitywasidleinthelate1980sbecauseofinefficientfueldeliveryorequipmentbreakdown.Abouthalfthecapacityoflo-calheatandpowerplants,reliedupontosupplementmajorelectricalplantsandprovideheatforindustriesandhomes,wasunavailableforthesamereasons.

Intheearly1990s,Bulgarianenergyplannersfacedseriousdilemmas.AttheMaritsa-iztok-1,Maritsa-iztok-2andDimoDichevthermoelectricplants,locatedintheMaritsa-iztokcoalfields,long-termplanscalledforgradualreplacementofoldgeneratingequipmentinexistingstations.Butmostsuchprojectswerefarbehindschedule in1990.The1990decisionnottocompletetheBeleneNuclearPowerPlantmeantincreasedrelianceonMaritsaiztokcoalforheatandpowergenera-tion.In1990thatspurceprovided70percentofthecountry’scoal,anditsthreepowerstationscontributedabout25percentoftotalpowergeneration.

TheMaritsa-iztokIndustrial-PowerComplex(withitsmachinebuildingandre-pairenterprisesoneofthelargestindustrialcentersinBulgaria,employing22,000peoplein1991)hadbeeninoperationsince1951;by1991thequalityofitscoalandthereliabilityofitsinfrastructureweresteadilydeclining.Butatthatcrisispointinthenationaleconomy,fundswereunavailableforcapitalinvestment,es-peciallytobuyexpensiveforeigntechnology.Atthesametime,industryauthori-tiesacknowledgedburninghigh-sulfurcoalandstripminingatMaritsa-iztokasasevereenvironmentalproblemwhoseameliorationwould cost at least abillionleva,mostlyhardcurrency.

HydroelectricpowergenerationwasconcentratedinsouthwesternBulgaria,but few Bulgarian rivers offered large-scale hydroelectric potential.ThemajorhydroelectricprojectintheNinthFive-YearPlan(1986-90)wascompletionoftheChairastation,whichwouldadd864megawattsofgeneratingcapacity.Develop-mentoflocalhydroelectricstationsonsmallstreamswasaplanningpriorityforthe 1990s.


Chapter III Descriptionoftheriversandwaterflows

in the area of study

iii.1. Dolj rivers flow

III.1.1. Jiu

TheJiuriverbasincontains275riverswithasurfacelargerthan10km2,14naturallakesand12damreservoirswithsurfaceslargerthan50ha.TheJiuRiverisoneoftheimportantriversflowingonRomanianterritory.Itslengthis339kmanditsspringsarelocatedintheSouthernCarpathians.Jiuisformedbytheconver-genceof2maintributaries,springingataltitudesofaround1,500m:WesternJiu,withspringsintheRetezatMountains,andEasternJiu,withspringsinthesouth-ernslopesofSurianuMountains.Upstreamthegeneralappearanceofthevalleys,typicallynarrowanddeep,isaV-shape,lackingmajorriverbed,withlarge-sizerivermaterial(rocks,gravel,etc.).

TheJiuriverbasinhasarivernetworkdensity0.38km/km2,andanaverageannual discharge is 92 m3/s.ItscatchmentareaislocatedinthesouthernpartofRomania,covering10,080km2outofwhich37.5%(3777km2)istakenbyforests.Itiscrossingthemostimportantandoldestcoalminingareainthecountry(Petrosanibasin).Itflowsthentothesouththroughhighhills,andafterreceivingitsmostim-portanttributaryMotru,whichiscrossingthesecondimportantcoalminingareainRomania-Motrubasin,itflowstowardstheDanube.ThemiddlepartoftheJiuriverbasinisalsoanimportantoil-drillingarea.AfterconvergingwiththeMotruriver,Jiucrossesanother155kmtotheDanube.Fromthisconvergence(at100m),theJiudescendsanother78mbeforereachingtheDanube.Thisallowstherivertomakelargedetoursornarrowcurves,round-aboutsandsplitsoftheriverbed.

DownstreamofCraiova,theJiuriverbanksarefragmentedbyravinescre-atedbytemporarywaterwaysthatcannotbeconsideredtributaries.Thisregionis also characterized by abundant springs in the eastern slopes (such as thoseatGioroc,Murta,Dobresti),whichareexploitablewithoutspecialworks,duetotheirconstancyandvolume.Onitsrightside,Jiureceives31tributaries,themost

Description of the rivers and water flows in the area of study 185

importantbeingTismana,Jilt,MotruandRasnic.Onitsleftside,Jiureceives21tributaries, themost important being: E Jiu, Sadu,Cioiana,Gilort,Amarandia.TheJiuriverbasinhas69naturallakesandponds,14ofwhicharewiderthan0.5km2.MostarelocatedintheDanubefloodplains.ThenaturallakesoftheDanubefloodplainsaregenetically-diverse,havingformedalongwiththehydrographicalnetworkandhavingbeensubjectedtoerosionandwindaccumulationofsands.ThewaterinputoftheselakesdependsonthehydrologicalregimeoftheDanubeandonthehydro-geologicalconditions.Floodingensuresthefillandmaintenanceofthesedepressionsthatdonothaveownwatersources.Duetothenearnesstothesurfaceofthewatertable(0-2m),thewatercanbemaintainedinthelakes.BoththefillingofthelakesandtheformingofthebanksdependonthedurationofmaximumlevelsoftheDanube.Someofthelakeshavebecomenaturereserves:BaltaLata(60ha),AdunatiideGeormane(102ha),Preajba-Facailakecomplex(28ha),BaltaCilieni(47ha),Ionele(3.2ha),Caraula(28ha)siBaltaNeagra(1.2ha).

Regulationsaffect59riversanddamsaffect32,causingmodificationsinthecoursesoftherivers,alterationsofthehydrauliccharacteristicsandinterruptionsinlateralcontinuity.IntheJiuriverbasin,thetotallengthofdamsis835km,and


the total length of regulations is 478 km. the Jiu itself has dams along 234 km (69%).TherearedamsonDrincea(54%),WJiu(42%),EJiu(45%),Meretel(83%).dams on other rivers reach a maximum of 30% of the rivers’ length. the degree of intervention on the courses of the rivers is 15.3%.

IntheJiuriverbasinsevenderivationshavebeenperformedontheuppersectorsofwaterways.Wateristransitedbothintheareaofthesamebasin(Motru–Tismana;WJiu–ValeadePesti),andbetweenbasins:Cerna–Jiubasins(Cerna–Motru)orJiu-Oltbasins(Jiet–Lotru;Galben-Oltet).

the installed volume of these derivations is 79.1 m3/s.Thederivationswerecreatedforhydroelectricpurposes,withtheexceptionoftheWJiu–ValeadePestiderivation,whichismeanttosupplytheinhabitantsofJiuValleywithwater.Thelatter derivation is above the ground.

Thereareseveralpermanentdamreservoirs:

�valea de pesti reservoir. the dam holds 4.2 mil m3ofwateratNormalRe-tentionLevel(NRL).Thetotalvolumeofthelakeis5.4milm3. it covers a surface of 0.24 km2,andhasamaximumdepthof56m.Itwasbuiltwiththepurposeofsupplyingwaterandmitigatingflooding.

�vadeni + tg. Jiu reservoir. the dam holds 1.8 mil m3ofwaterNRL.Thetotalvolume of the lake is 3.8 mil m3. it covers a surface of 1.07 km2,andhasamaximumdepthof21.5m.Itwasbuiltwiththepurposeofproducingelec-tricityandmitigatingflooding.

�turceni reservoir. the dam holds 7.4 mil m3ofwaterNRL.Theuseablevolumeofthe lake is 3.3 mil m3. it covers a surface of 1.5 km2.Itwasbuiltwiththepurposeofproducingelectricity,supplyingindustrialwaterandmitigatingflooding.

� isalnita reservoir. the dam holds 2.5 mil m3 ofwater NRL. The useablevolume of the lake is 1.4 mil m3.Itwasbuiltwiththepurposeofsupplyingwaterfortheproductionunits.


iii.2. Montanat rivers flow

III.2.1. Lom

the river takes its name after the feed-ers Beli and Tcherni Loin flow together. Itflowsacrossthenorth-easternpartofBulgar-iathroughtheregi3nsofTargovishte,Razgradand russe and disgorges in the danube river atthetownofRusse.Itslengthis197kin,thecatchment area is 2 947 sq.km. the mean an-nualwaterflowis222x106cu.m.and117x106cu.m.indry(75%)year.

III.2.2. Tsibritsa

the TsibritsaisariverinthewesternDanubianrPlainofnorthernBulgariaandarighttributaryoftheDanube.TheriveroriginatesintheShirokaPlanina(“WideMountain”)areaoftheFore-BalkanMountainsneartheSerbianborderandflowsina northeast direction diagonally through montana province. east of the village of DolniTsibarinValchedrammunicipality,itflowsintotheDanube.

the tsibritsa has a length of 87.5 kilometres and a drainage basin of 933.6 square kilometres. at ignatovo near the tsibritsa’s mouth its average discharge is2cubicmetrespersecond.Theriver’swatersareusedforirrigation.ThelowplateaubetweentheTsibritsatothewestandtheOgostatotheeastisknownaszlatiya and is a fertile agricultural region.

InAncientRomantimes,theriverwasknownastheCiabrus and the region wasinhabitedbytheThraciantribeoftheTriballi.

iii.3. Vraca rivers flow

OgostariverisoneofthebiggestdrainingsystemsinNorthwesternBulgaria.Initswatercatchmentitinvolvesmorethan40feeders.ThebiggestriverOgostais141kmlong,takinganareaofmorethan3,110km2,ataveragealtitudeof395m,meanriverslopeof11.4‰,averagedensityoftheriversystem0.73km/km2,andafforesting37%.ThebiggesttributaryisSkatriver,whichis134kmlong,area 1,074km2,averagealtitude200m,afforesting6%,meanriverslope2.8‰,andaverage densityof the river system 0.27 km/km2.

Theproductioncapacitiesofsuchindustrialbranches,asmining,chemistry,food and agriculture,disturbed the natural environmentmainly in the 70-ies of


20thcentury.Tillandaftertheliquidationofminesandagreatportionoftheen-terprises-pollutantsin1990apurposefulecologicalpolicyisnotrealized.Thefu-turedevelopmentofNorthwesterneconomicregionasmostlyundevelopedintheEUrequiresimplementingofpurposefulecologicalpolicy.Uptonowthestudiesareconcentratedinsinglepartsjustregardingsinglecomponents.Forthatpurposeisnecessarytheimplementingofpurposefulassessmentsofenvironment.Theaimofthisworkistoorienttowardsthemainandcomprehensiveassessmentsofecologi-cal burden of the studied territory.

Thisworkisgroundedontheoreticalandmethodicalprinciplesofsystematicanalysisofmaincomponentsofnaturalandtechnogenicenvironmentandtheirre-lationsincompliancewiththelegislationinBulgariaandEuropeanUnion.

TheOgostariverwithitsmorethan40tributariesformsawelldevelopedriversystembelongingtotheDanubianeffluentregionofNorthwesternBulgaria.Thebiggestriverflowischaracteristicforthealtitudezoneabove1,600m,where85-90%oftherainfallistransformedintotheriverflow;inthealtitudezone600-1600mthispercentageisabout40%averagely;inthezone300-600m–25%,andintheplain-hillypartsofOgostariverbasinanditstributaries–just10-12%.Inthekarstregionsallrainfallquantityistransformedintogroundwater.Fourzonesaredif-ferentiatedwithintheOgostariverbasindependingontherateoftheabundanceinwater,i.e.thequantityofwaterresources:

�Stronglyabundant–theterrainsabove1,400maltitude,withaveragean-nualflowexceeding800mm;

�Sizablyabundant–withaverageannualflowrangingbetween300mmand800mmandaltitudeabove600m;

�Moderatewater-bearing–withaverageannualflowrangingbetween60mmand300mmandaltitudeabove150m;


�Poorlywater-bearing–withaverageannualflowrangingbetween15mmand300mmandaltitudeupto150m.

Theabundanceofwaterinthebasinchangesfromabout1.8timesabovetheaveragetonearly2timesbelowtheaveragedependingonwhethertheyeariswellordryinwater.ThedistributionofOgostariverflowintotheDanubianplainbymonthsisasfollows:atMiziyatownmaximuminMay–49.60m3/s and minimum in August–2.13m3/s;SkatriveratNivyaninvillage–maximuminMarchof2.02m3/s,andminimuminAugustagainwith0.24m3/s.ThealpinetributariesofOgostari-verarecharacterizedwithtwoflowmaximainMay-JuneandcorrespondinglytwominimainSeptember-October.

Theriverfloodscreateecologicaldiscomfort.Therearedeterminedbetween3and7casesofriverfloodsperoneyear.Accordingtothenumberoffloodsperanyeartheriverscouldbedifferentiatedas:almostwithoutfloods–withaveragefrequencyoffloodsuptothreecases(smallriversintheDanubianplainbelow300maltitude);withsomefloods–upto6cases(lowercoursesofOgostariveranditstributariesintheDanubianplain)andmoderatefloods–6-7cases(uppercourseofOgostariver).

Theaverageannualtemperaturesofriverwatervaryasfollows:BerkovitsariveratBerkovitsatown8.8°C;BotunyariveratVarshetstown7.7°C,andatSoy-anovovillage–9.4°C;DalgodelskaOgostariveratGovezhdavillage8.1°C;Chiprovs-kaOgostariveratChiprovtsitown7.5°C;OgostariveratMartinovovillage8.1°C,atKobilyakvillage–11.1°C,andatMiziyatown–12.1°C

ThequalityofOgostariverwaterischaracterizedwithitschemicalcomposi-tionwithisstronglyaffectedbynaturalandanthropogenicfactors.Theriverwa-tersofOgostariverbasinarereferredtothehydrogen-carbonateformation:thewatersofOgostaandSkatriversintheplainpartsarehydrogen-carbonate-calci-um-sodium,andhydrogen-carbonate-sulfate-calciumarethewatersofthespringpartsofOgostariver(Martinovska,ChiprovskaandDalgodelskaOgosta).Theback-groundsalinitywatersofriversintheDanubianplainisabout300-400mg/dm3, as thealtitude in singlepartsof thebasin raisesup it variesbetween500and1,000mg/dm3. deviations of the background salinity values are observed in all anthropogenicallypollutedparts.Till1990thewatershavebeencompletelycon-taminatedwithsuspendedsubstancesintheplaceswherethewastewaterofore-dressingplantsatMartinovoandSedmochislenitsiplantatZgorigradweremouthedinto both rivers martinovska and varteshnitsa. the quantities of these substances dischargedintothereceptaclewere1,498,000kg/dayand1,204,000kg/daycor-respondingly.At themoment only the plant at Zgorigrad is producing, but thequantityofsuspendedsubstancesdischargedintothereceptacleisnotannounced.Anotherbigpollutantstill1990are:thecelluloseplantatMiziyatown(mouthedinSkatriverwithquantityofsuspendedsubstances28,154kg/day),thechemicalworksatVratsatown(togetherwithanother38smallenterprisesthequantityofsuspendedsubstancesamountedto13.163kg/day)andthecementplantatBe-liIzvorvillage (mouthed inBotunyariverwithquantityof suspendedsubstances6,050kg/day).AfterthedataofTzatchevetal.(1973)thequantityofsuspended


substancesdischargedintheOgostariverbasinfrommorethan110works,plants,minesandore-dressingplantsexceeds2,779,843kg/day.Thesameauthorsstud-iedthepollutionofriverswaterofOgostariverbasinwithrefusewaterofliving.ThetownsofMontana,Berkovitsa,Varshets,Vratsa,ByalaSlatinaandMiziyaareannouncedasmainpollutants.Thequantityofsuspendedsubstancesdischargedintheriversthereexceeds2tonsperday.After1990asmostlypollutedpartispronouncedthezonebetweenbothtownsMontanaandBerkovitsa,andstronglyreducedisthewaterpollutionintherestparts.Accordingtotheinternationalcri-teriafortherateofwaterpollutiontheriverswatersofOgostariverbasincomeintoI,IIIandIVcategories

Thekarstgroundwaterisveryimportantforthepresenceoffreshwaterre-sources.Thebiggerkarstspringsintheregionareatthefollowingtownsandvil-lages:Montana (600dm3/s),Kobilyak (900dm3/s),BeliIzvor (600dm3/s),Vratsa(1,550dm3/s),Pavolche(2,000dm3/s)andLyutadzhik(12,500dm3/s).

ThemineralwatersourcesatVarshetstownwithitsvariouschemicalcontentsofnitricgroup,highradoncontentsandtemperatureof38°Cmakesthemsuitableforthedevelopmentofbalneology.

InOgostariverbasinarebuiltmorethan180dams–forirrigation(OgostadamatMontana),watersupply(SrechenskaBaradam)andelectricpowersupply(thedamsofPetrohancascade).Thegreaterportionofthesedamshascapacitybelow10 mil m3,asthebiggerdamsareSrechenskaBarawithcapacityvaryingbetween10 and 100 mil m3andOgostadamwhichcapacityexceeds500milm3.


III.4. Pleven rivers flow

III.4.1. Iskar

TheRiverIskarisBulgaria’slongestriverflowingfromitssourceintheRilaMountains,northwardsthrough thecentreof thecountry for3,639km,and theriverhasanoverallcatchmentareaof8,646km2.

the river iskar discharges into the danube on Bulgaria’s northern boarder. the averageannualvolumeofwaterflowingintheriverrangesbetween716millionm3 (atNoviIskaratthetopoftheMiddleIskargorge)to1,325millionm3(attheendofthegorgeatthevillageofRebarkovo).TheProjectwillnotaffecttheoverallvolumeofwaterflowingthroughtheIskarnorhaveanyimpactontheflowoftheDanubeRiver,towhichitisatributary.

TheRiverIskarisunderthecontroloftheWaterBasinDirectorate–DanubeRegion,partoftheBulgarianMinistryofEnvironmentandWater.ThisWaterBasinDirectoratehasbeeninvolvedinadetailed,ongoingreviewoftheEIAandhasbeeninstrumental indeveloping theconditionsassociatedwith thepermit todevelopthe project.

the underlying solid geology varies from sedimentary rocks such as sandstone andlimestone,toigneousrockssuchasschistsandbasalts.Otherthanthekarsti-fiedlimestone,noneoftheseformationsareconsideredtorepresentasignificantgroundwaterresource.

Thewater quality in theMiddle Iskar is impactedby contaminants fromarangeofsources:

�TreateduntreateddomesticandindustrialwastewaterfromSofia.Particu-larlyduringtimesofflood,untreatedsewageandwastewaterisdischargeddirectlyintotheriver;

�UntreatedwastewaterfromcitiesadjacenttotheIskarandfromriversthatdrainintotheIskar;

� IndustrialwastewaterfromtheKremikovstimetallurgicalplantontheRiverLesnovsk,atributaryoftheIskarwhichjoinsupstreamoftheIskarGorge;

�Dumpingofwasteandlitterintotheriver;and

�Dischargesofuntreatedwastewaterfromvillagesalongthesectionoftheriver.

Historicalstudiesofthewaterquality,aswellasthebaselinesurveysunder-takenaspartoftheEIA,indicatethatthewaterqualityoftheRiverIskarissubjectto“pulses”ofcontaminationassociatedwithhighrainfallevents.Overall,how-ever,thewaterqualityintheIskarRiverhasbeensteadilyimprovingoverthelasttwentyyears,withtheinstallationofnewWWTPsinSofiaandothertowns.Priortotheseimprovementstheriverwassignificantlyimpactedwithlimitedfishlife.


there is little data available on the sediment load in the river. a study carried out in 1973,calculatedthattherewas4,750,400m3offloatingsedimentsand475,040m3 oftrailingsedimentspassingthroughthecascadesperyear.

SedimentsdepositedintheIskarvalleyhavebeensampledandanalysedforarangeofcontaminantstoassessthelevelofimpactfromtheindustrialanddo-mesticeffluentdischargesentering the river.Theanalysisundertaken indicatesthatthesedimentscontainelevatedconcentrationsofheavymetals,petroleumproductsandorganicchemicals.TheimpactofthesesedimentsonwaterqualitywillbemanagedduringtheMWPSconstructionprogramme.

ThereisverylimiteduseofriverwatersintheMiddleIskar.Themainsourceofirrigation(fordomesticvegetablegardens)isdrinkingwater.Drinkingwaterissourcedfromstreamsandlakesinthesurroundingmountains.Nogroundwaterisreportedtobeusedinthearea.TheMiddleIskarisusedforsomerecreationalac-tivitiesincludingfishing,andwatersports(canoeing,kayakingandrafting).

ThereisverylimiteduseofriverwatersintheMiddleIskar.Themainsourceofirrigation(fordomesticvegetablegardens)isdrinkingwater.Drinkingwaterissourcedfromstreamsandlakesinthesurroundingmountains.Nogroundwaterisreportedtobeusedinthearea.TheMiddleIskarisusedforsomerecreationalac-tivitiesincludingfishing,andwatersports(canoeing,kayakingandrafting).


III.4.2. Vit

TheVitRiverbeginsafterthefusionoftheBeliVitandTcherniVitRiversspring-ingfromtheBalkanMountain.Inthemostupperpartoftherivertheslopereachesupto2000/00butatTetetventowntheslopeislower-100/00.Theaverageslopeoftheriveris9.60/00,thedensityoftherivernetworkisverysmall–0.5km/km2. Theshapeofthewatershedisoblong(averagewidth–25km)withtotalnumberoftributaries only ten. the average altitude isabout 400 m.

Themountainpart iscoveredwithforestsandpastures.Runningdowntherivervalleyenlargesandalongtheriverstreamappearscultivatedareas.Thischar-acterofthewatershedcontinuestillthefusionofthetworivers.AfterwardstheVitmainstreamgoesondirectlynorthwardinalargervalleywithlowerslopesofthebankstillthelastsectorofthestudiedsubwatershed–theTarnenevillageinthemiddlepartoftheriver.Thecrosssectionshavetrapezoidalshapesandtheterri-toryaroundtheriverconsistsofpastures,gardensandfields.

TherunoffoftheVitRiver,lookingattheannualhydrographs,showsthetwomaximums–biggeratthespring(March-May)andsecondaryusuallysmallerattheautumn(October-November).Themainreasonfortheannualmaximumsarethe


rainsoftenintensiveandthecontributionofthesnowmeltinthewatershedduringthespringseason.Thelowestrunoffisnoticesattheendofthesummer(August-September)butsomeseparateincreasesoftheflowandregisteredpeakscanoc-curinthisperiodasresultofthesummershowers.TheaveragewaterdischargeattheTeteventownisabout4.34m3/s or 137 million m3distributedapproximatelyasspringhighflow–40%,secondaryautumnhighflow–40%andtherestpartoftheyear–20%.TheaveragewaterdischargeattheSadovetztownisabout12.14m3/s or 380 million m3.TheaveragewaterdischargeattheTarnenevillageis13.00m3/s or 410 million m3.

In theUpper Vitwatershed there are threemonitoring hydrometric gaugestationsat theTetevenTown(BeliVit –open1938),at theSadovetzVillage (Vitmainstream–open1935)andtheTarneneVillage(Vitmainstream–open1935).Forthepresentinvestigationdailyflowswerecollectedfortheperiod1991-2006.Theprecipitationdataforfiverainstationinthewatershedarecollectedforthesameperiod–thestationsRibaritza,Teteven,Lessidren,UgurtchinandSadovetz

III.4.3. Osam

TheOsamriverbasinincludespartsoftheBalkanmountains,thefoothillsandtheDanubianPlain.TheTroyanmountainscomprisethenorthernslopesofapartofthemiddleBalkanmountainsbetweentheKapudjika(1.521m)andtheBotevpeak(2.376m).Thedeeperandsteepervalleys,whichrunfromtheridgeoftheBalkanmountainsinnorth-northeasterndirectiontotheriverBeliOsam,dividethenorthernslopeinverticalandhorizontalhills.ThispartoftheBalkanmountainsisgenerallycharacterisedbysteepsouthernslopesandnotsosteepnorthernones.


Thenorthernslopesarecutthroughinsomepartsbyriversanddividedintoamultitudeofhillsinsouth-southeastern,north-northwesternandnorthwest-south-easterndirection.ThemoreimportantmountainridgesandhillsfromEasttoWestare:Grebana,Debelidjal,Dalgidjal,Jidovdjal,Jalnidjal,Osinaka,Prisoeto,Turlata,Rata,Schipkovskiratandothers.IntheNorthofSchipkovskirattothevalleyoftheriverKalnik,therearemanypeaks,ridgesandhills,whichareconnectedindifferentwayswiththeVassiljovskamountains.ThemostimportantareGoljamaIzhvarlenkaandMalkaIzhvarlenka,Ursel,Azmovkamak,Mominskikamakandothers.

TheOsamriverbasincoversveryfertile,workedareas.Inthemountainandfoothill regions,the surface areas are layed out as small fields,many ofwhichshowacomplicatedreliefandgreyforestsoils,alluviumandalluvialpasturesoils.Aconsiderablepartoftheworkedsurfaceareabythemiddlecoursehavediffer-entreliefformsandsteepness.Thesearemainlycarbonatecontaining,typicalandleachedoutblackearthandalluviumandalluvialpasturesoils.ThesurfaceareasbytheOsamrivermoutharealluvial-andalluvialpasturesoilsandcarbonateblackearth.The lowlands of Beljane hasweathered carbonate containing andtypicalblackearthandalluviumandalluvialpasturesoils.


Intheriverbasinarecultivatedmainlycereals(wheatandcorn).Theshareofspecializedcrops,foddercrops,fruits,vegetablesandpermanentcropsissmaller.

Description of technologies used in the construction of hydroelectric centrals 197

Chapter IV Descriptionoftechnologiesusedintheconstructionof

hydroelectric centrals

iV.1. Site configuration

Theobjectiveofahydropowerschemeistoconvertthepotentialenergyofamassofwater,flowinginastreamwithacertainfalltotheturbine(termedthe“head”),intoelectricenergyatthelowerendofthescheme,wherethepower-houseislocated.Thepoweroutputfromtheschemeisproportionaltotheflowand to the head.

Schemesaregenerallyclassifiedaccordingtothe“Head”:

�Highhead:100-mandabove

�Mediumhead:30-100m

�Lowhead:2-30m

these ranges are not rigid but are merely means of categorizing sites.

Schemescanalsobedefinedas:

�run-of-river schemes

�Schemeswiththepowerhouselocatedatthebaseofadam

�Schemesintegratedonacanalorinawatersupplypipe

IV.1.1. Run-of-river schemes

Run-of-riverschemesarewheretheturbinegenerateselectricityasandwhenthewaterisavailableandprovidedbytheriver.Whentheriverdriesupandtheflowfallsbelowsomepredeterminedamountortheminimumtechnicalflowfortheturbine,generationceases.

Mediumandhighheadschemesuseweirstodivertwatertotheintake,itisthenconveyedtotheturbinesviaapressurepipeorpenstock.Penstocksareex-


pensiveandconsequentlythisdesignisusuallyuneconomic.Analternative(figure1.1)istoconveythewaterbyalow-slopecanal,runningalongsidetherivertothepressureintakeorforebayandtheninashortpenstocktotheturbines.Iftheto-pographyandmorphologyoftheterraindoesnotpermittheeasylayoutofacanalalowpressurepipe,canbeaneconomicaloption.Attheoutletoftheturbines,thewaterisdischargedtotheriverviaatailrace.

Occasionallyasmallreservoir,storingenoughwatertooperateonlyonpeakhours,whenpricesforelectricityarehigher,canbecreatedbytheweir,orasimi-larlysizedpondcanbebuiltintheforebay.

Fig.1.1

Fig. 1.2

Lowheadschemesaretypicallybuiltinrivervalleys.Twotechnologicalop-tionscanbeselected.Eitherthewaterisdivertedtoapowerintakewithashortpenstock(figure1.2),as inthehighheadschemes,ortheheadiscreatedbyasmalldam,providedwithsectorgatesandanintegratedintake(figure1.3),pow-erhouseandfishladder.

Fig. 1.3


IV.1.2. Schemes with the powerhouse at the base of a dam

Asmallhydropower schemecannotafforda large reservoir tooperate theplantwhenit ismostconvenient,thecostofarelatively largedamanditshy-draulicappurtenanceswouldbetoohightomakeiteconomicallyviable.Butifthereservoirhasalreadybeenbuiltforotherpurposes,suchasfloodcontrol,irriga-tion,waterabstractionforabigcity,recreationarea,etc,-itmaybepossibletogenerateelectricityusingthedischargecompatiblewith itsfundamentaluseortheecologicalflowofthereservoir.Themainissueishowtolinkheadwaterandtailwaterbyawaterwayandhowtofittheturbineinthiswaterway.Ifthedamalreadyhasabottomoutlet,seefigure1.4,forapossiblesolution.

Fig. 1.4

Providedthedamisnottoohigh,asiphonintakecanbeinstalled.Integralsiphonintakes(figure1.5)provideanelegantsolutioninschemes,generally,withheadsupto10metresandforunitsuptoabout1000kW,althoughthereareex-amplesofsiphonintakeswithaninstalledpowerupto11MW(Sweden)andheadsupto30.5meters(USA).Theturbinecanbelocatedeitherontopofthedamoronthedownstreamside.Theunitcanbedeliveredpre-packagedfromtheworks,andinstalledwithoutmajormodificationstothedam.

Fig 1.5


Twotypesofschemescanbedesignedtoexploitirrigationcanal:

�Thecanalisenlargedtoaccommodatetheintake,thepowerstation,thetailraceandthelateralbypass.Figure1.6showsaschemeofthiskind,withasubmergedpowerhouseequippedwitharightangledriveKaplanturbine.Tosafeguardthewatersupplyforirrigation,theschemeshouldincludealateralbypass,asinthefigure,incaseofshutdownoftheturbine.Thiskindofschememustbedesignedatthesametimeasthecanal,asadditionalworkswhilstthecanalisinfulloperationcanbeaveryexpensiveoption

Fig. 1.6

� Ifthecanalalreadyexists,aschemeliketheoneshowninfigure1.7isasuitableoption.Thecanalshouldbeslightlyenlargedtoincludetheintakeandthespillway.Toreducethewidthoftheintaketoaminimum,anelon-gated spillway should be installed. From the intake, a penstock runningalongthecanalbringsthewaterunderpressuretotheturbine.Thewaterpassesthroughtheturbineandisreturnedtotheriverviaashorttailrace.

Fig. 1.7

IV.1.3. Schemes integrated in a water abstraction system

Thedrinkingwaterissuppliedtoacitybyconveyingthewaterfromahead-waterreservoirviaapressurepipe.Usuallyinthistypeofinstallation,thedissi-pationofenergyatthelowerendofthepipeattheentrancetotheWaterTreat-mentPlantisachievedthroughtheuseofspecialvalves.Thefittingofaturbineattheendofthepipe,toconvertthisotherwiselostenergytoelectricity,isanattractiveoption,providedthatthewaterhammerphenomenonisavoided.Wa-terhammeroverpressuresareespeciallycriticalwhentheturbineisfittedonanoldpressurepipe.


Fig. 1.8

Toensurethewatersupplyatalltimes,asystemofbypassvalvesshouldbeinstalled.Insomewatersupplysystemstheturbinedischargestoanopen-airpond.Thecontrolsystemmaintainsthelevelofthepond.Incasemechanicalshutdownorturbinefailure,thebypassvalvesystemcanalsomaintainthelevelofthepond.Occasionallyifthemainbypassvalveisout-of-operationandoverpressureoccurs,anancillarybypassvalve is rapidlyopenedbyacounterweight.All theopeningandclosingofthesevalvesmustbeslowenoughtokeeppressurevariationswithinacceptablelimits.Thecontrolsystemhastobemorecomplexinthosesystemswheretheturbineoutletissubjecttothecounter-pressureofthenetwork.

iV.2. Planning a small hydropower scheme

Thedefinitiveprojectorschemecomesastheresultofacomplexanditera-tiveprocess,whereconsiderationisgiventotheenvironmental impactanddif-ferenttechnologicaloptions.Thesearethencostedandaneconomicevaluationcarried out.

Although it is not easy to provide a detailed guide on how to evaluate ascheme,it ispossibletodescribethefundamentalstepstobefollowed,beforedecidingifoneshouldproceedtoadetailedfeasibilitystudyornot.Alistofthestudiesthatshouldbeundertaken:

�Topographyandgeomorphologyofthesite.

�Evaluationofthewaterresourceanditsgeneratingpotential

�Site selection and basic layout x hydraulic turbines and generators and their control

�Environmentalimpactassessmentandmitigationmeasures

�Economicevaluationoftheprojectandfinancingpotential

� Institutionalframeworkandadministrativeprocedurestoattaintheneces-sary consents

Thewaterflowingalongnaturalandman-madecanals,conductedbylowandhigh-pressurepipes,spillingoverweircrestsandmovingtheturbinesinvolvestheapplicationoffundamentalengineeringprinciplesinfluidmechanics.InChapter2thoseprinciplesarereviewedtogetherwithshortcutsarisingfromtheexperienceaccumulated from centuries of hydraulic systems construction.


Todecideifaschemewillbeviableitisnecessarytobeginbyevaluatingthewaterresourceexistingatthesite.Theenergypotentialoftheschemeispropor-tionaltotheproductoftheflowandthehead.Exceptforverylowheads,thegrossheadcanusuallybeconsideredasconstant,buttheflowvariesovertheyear.Toselectthemostappropriatehydraulicequipmentandestimatethesitespotentialwithcalculationsoftheannualenergyoutput,aflow-durationcurveismostuse-ful.Asinglemeasurementofinstantaneousflowinastreamhaslittlevalue.

Measuring the gross head requires a topographical survey. The results ob-tained,byusingasurveyor’slevelandstaffisaccurateenough,buttherecentad-vancesinelectronicsurveyingequipmentmakethetopographicalsurveyingworkmuchsimplerand faster.Toproduceaflow-durationcurveonagaugedsite iseasierthanproducingacurveatanungaugedsite.Thisrequiresadeeperunder-standing of hydrology.

Variousmethodsformeasuringthequantityofwaterflowinginastreamareanalysedandhydrologicalmodelstocalculatetheflowregimeatungaugedsitesare discussed.

Techniquessuchasorthophotography,RES,GIS,geomorphology,geotecton-ics,etc-usednowadaysforsiteevaluation.Somefailuresarealsoanalysedandconclusionsabouthowtheymighthavebeenavoidedareexplained.InChapter5thebasiclayoutsareexplainedandthehydraulicstructures,suchasweirs,canals,spillways,intakesandpenstocks,studiedindetail.

AnEnvironmentalImpactAssessmentmayberequiredtoobtainthenecessaryconsents to build the schemeand utilize thewater available.Although severalrecentstudieshaveshownthatsmallhydropowerproducenoemissionstoatmos-phere,nordotheyproducetoxicwastes,doesnotcontributetoclimaticchange,designers should implement all necessarymeasures tomitigate local ecologicalimpacts.

unfortunately the recent deregulation of much of the electricity industry in theEUhasmadeitdifficulttoestablishacommonproceduretofollow.AfewyearsagoESHAproduced(December1994)onbehalfoftheE.C.DGXVII,areport“SmallHydropower.GeneralFrameworkforLegislationandAuthorisationProcedures intheEuropeanUnion”,andthoughitisnotcurrentitstillhasmanyvalidaspects.Thereportcanbefoundinwww.esha.be,theESHAwebpage.Furtherimportantconsiderationsforthedevelopertotakeintoaccountaretradingtariffsforgreenandbaseenergyandadministrativeprocedures,forgridconnection.Thesedependontheenergypolicyandtheinstitutionalframeworkofeachcountry.

iV.3. Water flow in pipes

Abodyofwaterwillhaveapotentialenergybyvirtueofitsvelocityandthevertical height throughwhich it drops, (as adifference inwater levels iswhatdrivestheflowofwater),whichisknownasits.“head.”.Thisenergyisits.“Gravi-


tationalPotentialEnergy.”whichisproductofmass,accelerationduetotheef-fectsofgravityandheadm.g.handisgenerallyexpressedinJoules(J)Theenergyhead inthewaterflowing inaclosedconduitofcircularcrosssection,underacertainpressure,isgivenbyBernoulli’sequation:

For an open channel, the same equation applies, but with the term P1/γreplacedbyd1,thewaterdepth.

Ifwaterisallowedtoflowveryslowlyinalong,straight,glasspipeofsmallboreintowhichafinestreamofcolouredwaterisintroducedattheentrancetothepipe,thecolouredwaterwouldappearasastraightlineallalongthepipe.Thiseffectisknownaslaminarflow.Thewaterflowsinlamina(layers),likease-riesofthinwalledconcentricpipes.Theoutervirtualpipeadherestothewalloftherealpipe,whileeachoftheinneronesmovesataslightlyhigherspeed,whichreachesamaximumvaluenearthecentreofthepipe.Thevelocitydistributionhastheformofaparabolaandtheaveragevelocity(figure2.1)is50%ofthemaximumcentre line velocity.

Fig. 2.1

If theflowrate isgradually increased,apoint isreachedwhenthe laminaflowsuddenlybreaksupandmixeswiththesurroundingwater.Theparticlesclosetothewallmixupwiththeonesinthemidstream,movingatahigherspeed,andslowthem.Atthatmomenttheflowbecomesturbulent,andthevelocitydistribu-tioncurveismuchflatter.ExperimentscarriedoutbyOsborneReynolds,neartheendofthe19thcentury,foundthatthetransitionfromlaminarflowtoturbulentflowdepends,notonlyonthevelocity,butalsoonthepipediameterandontheviscosityofthefluid,andisaratiooftheinertiaforcetotheviscousforce.Thisratio,isknowntheReynoldsnumberandcanbeexpressed,inthecaseofacircularpipe.

FromexperimentationithasbeenfoundthatforflowsincircularpipesthecriticalReynoldsnumberisabout2000.Infactthistransitiondoesnotalwayshap-penatexactlyRe=2000butvarieswiththeconditions.Thereforethere ismorethanatransitionpoint,whatexistsisatransitionrange.


IV.3.1. Transient flow

Insteadyflowswherethedischargeisassumedtoremainconstantwithtime,theoperatingpressureatanypointalongapenstockisequivalenttotheheadofwaterabovethatpoint.Ifasuddenchangeofflowoccurs,forinstancewhentheplantoperator,orthegovernorsystem,openorclosethegatestoorapidly,thesuddenchangeinthewatervelocitycancausedangeroushighandlowpressures.Thispressurewave isknownaswaterhammer,orsurge,and itseffectscanbedramatic.Thepenstockcanburstfromoverpressureorcollapseifthepressuresarereducedbelowatmospheric.Althoughbeingtransitionarythesurgepressureinduced by the .“water hammer phenomenon.” can be of amagnitude severaltimesgreaterthanthestaticpressureduetothehead.AccordingtoNewton’ssec-ondlawofmotion,theforcedevelopedinthepenstock,bythesuddenchangeinvelocity,willbe:

Ifthevelocityofthewatercolumncouldbereducedtozerotheresultingforcewouldbecomeinfinite.Fortunatelythisisnotpossibleinpractice;amechan-icalvalverequiressometimefortotalclosureandthepipewallsarenotperfectlyrigidandthewatercolumnunderlargepressuresisnotincompressible.

The followingdescription, illustrates howa velocity change, causedby aninstantaneousclosureofagate,orvalve,attheendofapipecreatesapressurewavethattravelsthelengthofthepipe.Initially,waterflowsatavelocity(Vo)asshownin(a).Whenthegateisclosed,thewaterflowingwithinthepipehasatendencytocontinueflowingduetoitsmomentum.Becausethismomentumisphysicallystoppedbythegateclosing,it.“pilesup.”behindit,thekineticenergyoftheelementofwaternearestthegateisconvertedtopressureenergy,whichslightlycompressesthewaterandexpandsthecircumferenceofthepipeatthispoint(b).Thisactionisrepeatedbythefollowingelementsofwater(c),andthewavefrontofincreasedpressuretravelsthelengthofthepipeuntilthevelocityofthewaterVoisdestroyed,thewateriscompressed,andthepipeisexpandedover itsentire length(d).Atthispoint,thewater’skineticenergyhasallbeenconvertedtostrainenergy(underincreasedcompression)andstrainenergyofthepipe(underincreasedtension).

Becausethewaterinthereservoirremainsundernormalstaticpressurebutthewaterinthepipeisnowunderahigherpressure,theflowreversesandisforcedbackintothereservoiragainwithvelocityVo(e).Asthewaterundercompressionstartsflowingback,thepressureinthepipeisreducedtonormalstaticpressure.A pressure .“unloading.”wave then travels down the pipe toward the gate (f)untilallthestrainenergyisconvertedbackintokineticenergy(g).However,un-likecase(a),thewaterisnowflowingintheoppositedirectionandbecauseofitsmomentumthewateragaintriestomaintainthisvelocity.Insodoing,itstretches


theelementofwaternearestthegate,reducingthepressurethereandcontract-ingthepipe(h).Thishappenswithsuccessiveelementsofwaterandanegativepressurewavepropagatesbacktothereservoir(i)untiltheentirepipeisundercompressionandwaterunderreducedpressure(j).Thisnegativepressurewavewouldhavethesameabsolutemagnitudeastheinitialpositivepressurewaveifitwereassumedthatfrictionlossesdonotexist.Thevelocitythenreturnstozerobutthelowerpressureinthepipecomparedtothatinthereservoirforceswatertoflowbackintothepipe(k).Thepressuresurgetravelsbacktowardthegate(e)untiltheentirecycleiscompleteandasecondcyclecommences(b).Thevelocitywithwhichthepressurefrontmovesisafunctionofthespeedofsoundinwatermodifiedbytheelasticcharacteristicsofthepipematerial.Inreality,thepenstockpipeisusuallyinclinedbuttheeffectremainsthesame,withthesurgepressureateachpointalongthepipeaddingtoorsubtractingfromthestaticpressureatthatpoint.Also,thedampingeffectoffrictionwithinthepipecausesthekineticenergyoftheflowtodissipategraduallyandtheamplitudeofthepressureoscil-lationstodecreasewithtime.Althoughsomevalvesclosealmostinstantaneously,closureusuallytakesatleastseveralseconds.Still,ifthevalveisclosedbeforetheinitialpressuresurgereturnstothegateendofthepipeline(g),thepressurepeakwillremainunchanged-allthekineticenergycontainedinthewaternearthegatewilleventuallybeconvertedtostrainenergyandresultinthesamepeakpressureasifthegatewereclosedinstantaneously.However,ifthegatehasbeenclosedonlypartially,bythetimetheinitialpressuresurgereturnstothegate(g),notallthekineticenergywillhavebeenconvertedtostrainenergyandthepressurepeakwillbelower.Ifthegatethencontinuesclosing,thepositivepressuresurge,whichitwouldthencreate,willbereducedsomewhatbythenegativepressure(h)surgewhichoriginatedwhenthegateoriginallybeganclosing.Consequently,ifthegateopensorclosesinmoretimethanthatrequiredforthepressuresurgetotraveltothereservoirandbacktothegate,peaksurgepressuresarereduced.

Thewavevelocityorspeedofsound, inwater isapproximately1420m/s.However,thewavevelocityinapipe-thespeedwithwhichthepressuresurgetravelsalongthepipe-isafunctionofboththeelasticcharacteristicsofwaterandthepipematerial.

VcanbeassumedequaltotheinitialflowvelocityV0.However,iftisgreaterthanTc,thenthepressurewavereachesthevalvebeforethevalveiscompletelyclosed,andtheoverpressurewillnotdevelopfully,becausethereflectednegativewavearrivingatthevalvewillcompensateforthepressurerise.

IV.3.2. Water flow in open channels

Inclosedpipesthewaterfillstheentirepipe,inanopencanalthereisalwaysafreesurface.Normally,thefreewatersurfaceissubjecttotheatmosphericpres-sure,commonlyreferredtoasthezeropressurereference,andusuallyconsideredasconstantalongthefulllengthofthecanal.Inawaythisfact,bydroppingthepressure term, facilitates the analysis, but at the same time introduces a new


dilemma.Thedepthofwaterchangeswiththeflowconditions,andinunsteadyflowsitsestimationisapartoftheproblem.Anykindofcanal,evenastraightone,hasathree-dimensionaldistributionofvelocities.Awell-establishedprincipleinfluidmechanicsisthatanyparticleincontactwithasolidstationaryborderhasazero velocity. figure 2.10 illustrates the iso-velocity lines in channels of different profile.Themathematicalapproachisbasedonthetheoryoftheboundarylayer;theengineeringapproachistodealwiththeaveragevelocityV.

A channelflow is considered steadywhen thedepth at any sectionof thestretchdoesnotchangewithtime,andunsteadyifitchangeswithtime.Anopenchannelflowissaidtobeuniformifthedischargeandthewaterdepthateverysectionofachannellengthdoesnotchangewithtime.Accordingly,itissaidtobevariedwheneverthedischargeand/orthewaterdepthchangesalongitslength.Nonuniformflowisarareoccurrence,andwithuniformflow,steadyuniformflowisunderstoodtooccur.Steadyvariableflowisoftenstatedasgradualorrapid.

Fig. 2.2

IV.4. Steam flow

Allhydroelectricgenerationdependsonfallingwater.Thismakeshydropowerextremely sitedependent.Firstofall,a sufficientanddependablestreamflowis required.Secondly, thetopographicconditionsof thesitemustallowforthegradualdescentoftheriverinariverstretchbeconcentratedtoonepointgivingsufficientheadforpowergeneration.Thisheadcanbecreatedbydamsorbylead-ingthewaterinparalleltotheriverinawaterwaywithlowheadlossescomparedtothenaturalstream,orveryoften,byacombinationofboth.Planningfortheexploitationofariverstretchoraspecificsiteisoneofthemorechallengingtasksthatfaceahydropowerengineer,sincethereareanunlimitednumberofpracticalwaysinwhichariverorsitecanbeexploited.

Thehydropowerengineerhastofindtheoptimumsolutionforplantconfigu-ration,includingdamtype,waterconveyancesystem,installedgeneratingcapac-ity, location of various structures etc.The success of the hydropower engineerdependsonexperienceandanalmost .“artistic.” talent, sincea strictlymath-ematicaloptimisationapproachisimpossible,duetothenumberofpossibilitiesandsite-specificconditions.

Whenasitehasbeenidentifiedastopographicallysuitableforhydropower,


thefirsttaskistoinvestigatetheavailabilityofanadequatewatersupply.Foranungaugedwatercourse,where observations of discharge over a long period arenotavailable,itinvolvesthescienceofhydrology,thestudyofrainfallandstreamflow,themeasurementofdrainagebasins,catchmentareas,evapotranspirationand surface geology.

ThefigureillustrateshowthewaterflowingfrompointAtopointB,withel-evationsZAandZB,losespotentialenergycorrespondingtothedropinelevation.Thislossofpotentialenergyoccursregardlessofthepathalongthewatercourseorviaanopencanal,penstockandturbine.Thepotentialenergylostcanbecon-vertedtopowerlostaccordingtotheequation:

Thewatercanfollowtheriverbed,losingpowerthroughfrictionandturbu-lenceresultinginamarginalriseinthetemperatureofthewater.OritcanflowfromAtoBthroughanartificialconveyancesystemwithaturbineatitslowerend.Inthiscasethepowerwillbeusedmainlyforrunningaturbine,andasmallerpartofthepowerislostinfrictionintheconveyancesystem.Inthelattercaseitisthepowerlostinpushingthroughtheturbinethatwillbeconvertedtomechanicalenergyandthen,byrotatingthegenerator,toproduceelectricity.

Theobjectiveistoreduceconstructioncostswhileconservingthemaximumamountofpoweravailabletorotatethegenerator.Toestimatethewaterpoten-tialoneneedstoknowthevariationofthedischargethroughouttheyearandhowlarge the gross available head is. in the best circumstances the hydrologic authori-tieswouldhaveinstalledagaugingstationinthestretchofstreamunderconsid-eration,andstreamflowtimeseriesdatawouldhavebeengatheredregularlyoverseveral years.

Unfortunately,itisratherunusualforregulargaugingtohavebeencarriedoutinthestretchofriverwherethedevelopmentofasmallhydroschemeispro-posed.If,however,itdoeshappen,thenitwillsufficetomakeuseofoneofsev-eralapproachesthatcanbeusedtoestimatethelong-termaverageannualflowandtheflowdurationcurveforthestretchinquestion(theseapproacheswillbeexplainedlater).

Whetherornotregulargauginghastakenplace,thefirststepistodosome


research,toascertainiftherearestreamflowrecordsforthestretchofriverinquestion.Ifnot,theninotherstretchesofthesameriverorasimilarnearbyriverthatpermitsthereconstitutionofthetimeseriesforthereferredstretchofriver.

IV.4.1. Estimation of plant capacity and energy output

The FDC provides ameans of selecting the right design discharge, and bytakingintoaccountthereservedflowandtheminimumtechnicalturbineflow,anestimateoftheplantcapacityandtheaverageannualenergyoutput.Figure3.12illustratestheFDCofthesiteitisintendedtoevaluate.Thedesignflowhastobeidentifiedthroughanoptimisationprocess,studyingarangeofdifferentflows,whichnormallygivesanoptimumdesignflowsignificantlylargerthanthediffer-encebetweenthemeanannualflowandthereservedflow.Oncethedesignflowisdefinedandthenetheadestimated,asuitabletypeofturbinemustbeidentified(referchapter6).Figure3.12showstheuseableregionoftheflowdurationcurve.Everyselectedturbinehasaminimumtechnicalflow(withalowerdischargetheturbineeithercannotoperateorhasaverylowefficiency)anditsefficiencyisafunctionoftheoperatingdischarge.

ThefigureaboveillustratestheFDCofthesiteitisintendedtoevaluate.Thedesignflowhastobeidentifiedthroughanoptimizationprocess,studyingarangeofdifferentflows,whichnormallygivesanoptimumdesignflowsignificantlylargerthanthedifferencebetweenthemeanannualflowandthereservedflow.Oncethedesignflowisdefinedandthenetheadestimated,asuitabletypeofturbinemustbeidentified.

Thefigureaboveshowstheuseableregionoftheflowdurationcurve.Everyselectedturbinehasaminimumtechnicalflow(withalowerdischargetheturbineeithercannotoperateorhasaverylowefficiency)anditsefficiencyisafunctionoftheoperatingdischarge.

Theaverageannualenergyproduction(EinkWh)isafunctionof:

Where:


�Qmedian=flowinm3/sforincrementalstepsontheflowdurationcurve

�hn=specifiednethead

�Kturbine=turbineefficiency,afunctionofQmedian

�Kgenerator=generatorefficiency

�Kgearbox=gearboxefficiency

�Ktransformer=transformerefficiency

�y=specificweightofthewater(9.81KN/m3)

�h=numberofhoursforwhichthespecifiedflowoccurs.

Theenergyproductioncanbecalculatedbydividingtheuseablearea intovertical5%incrementalstripsstartingfromtheorigin.Thefinalstripwillintersectthe fdc at Qminor Qreservedwhicheverislarger.ForeachstripQmedianiscalculated,thecorrespondinghturbinevalueisdefinedforthecorrespondingefficiencycurve,andtheenergycontributionofthestripiscalculatedusingtheequation:

Where:

�W=stripwidth=0.05forallstripsexceptthelastonethatshouldbecal-culated

�h=numberofhoursinayear

�y=specificweightofthewater(9.81KN/m3)

Theaverageannualenergyproductionisthenthesumoftheenergycontribu-tionforeachstrip.Thecapacityofeachturbine(kW)willbegivenbytheprod-uctoftheirdesignflow(m3/s),nethead(m),turbineefficiency(%),andspecificweightofthewater(kNm-3).

Turbine type Qmin(% of Qdesign)francis 50

SemiKaplan 30

Kaplan 15

pelton 10

turgo 20

Propeller 75

The upstream water level mayvarywithflow. Ifthe intakepondiscon-trolledbyanoverflowweirwithoutanygates,thewaterlevelwillrisewiththeflow.However,iftheintakepondiscontrolledbygatesinordertooperateataspecifiedreservoir level,thewater levelmayremainconstantevenduringhighflowperiods.Duringlowflowperiods,theupstreamwaterlevelmayalsobelowerduetodrawdownofthereservoir.

The head losses in the adduction system varieswiththesquareofthead-mittedflow,andthusforlowflowseasonswithlowturbineflowtheheadlossin


the adduction system can be substantially reduced.

The downstream water level may vary with the flow.Thisdependsonthewaterbodyintowhichthewaterisdischarged.Ifdischargingdirectlyintoahead-waterpondcontrolledbygatesinadownstreamdevelopment,thewaterlevelsmayremainalmostconstantevenforhigherflows.Ifthewaterisdischargedintoanaturalstream,thewaterlevelsagainmayvaryconsiderably.

Headwaterlevelisnormallykeptatspillwaycrestlevelwhenalltheriverdischargepassesthroughtheturbines.Whentheriverdischargeexceedsmaxi-mum turbine discharge, excess flowwill pass over the spillway.The reservoirlevelcorrespondingtodifferentspillwayflowscaneasilybecalculated.Inthiscasemeasuringtheheadonthespillwaycrestwehaveatthesametimetheleveloftheintakewatersurfaceandtheriverdischarge(includingthedischargefromtheturbines).

iV.5. Site evaluation

Thegrossheadmayberapidlyestimated,eitherbyfieldsurveyingorbyus-ingaGPS(GlobalPositioningSystem)orbyorthophotographictechniques.WiththeaidoftheengineeringhydraulicprinciplesoutlinedinChapter2thenetheadcanbedetermined.Nevertheless,theselectionofthemostappropriatetechnicalsolutionforthesitewillbetheresultofalengthy,iterativeprocess,wherethetopographyandtheenvironmentalissuesforaparticularsite,aremostimportant.Thatiswhyathoroughknowledgeoftheprinciplesisneededtoavoiddangerousfailuresintheoperationoftheplant.Surveyingtechnologiesareundergoingarev-olutionarychange,andtheuseofthetechnologiesmentionedabovemaygreatlyassist in scheme design and reduce its cost.

IV.5.1. Cartography

Inindustrialisedcountries,scaledmapsareusuallyavailable.TheE.U.terri-toryhasbeenorisbeingdigitised,andcartographyatscaleaslargeas1:5000isalreadyavailable.Ontheotherhand,inthedevelopingcountries,thedeveloperwillbefortunateifhecanfindmapsat1:25000.

Aerialphotographsoftopographycanbesubstitutedformapsiftheycannotbefoundattherequiredscale.Howeveraerialphotographsareunlikemapsinoneimportant respect.Amaphasauniformorcontrolledvariablescale, the latterbeingdependentonthechoiceofmapprojection.Theaerialphotograph,ontheotherhand,doesnothaveaconstantoruniformlychangingscale.Asidefromlensimperfections,whichforallpracticalpurposescanbeconsiderednegligible,twomajorfactorsareresponsibleforvariationsinthescaleofaphotograph:

�Thetopographicalrelief-land,nomatterhowflat,isneverhorizontal–and…


�Thetiltoftheopticalaxisofthecamera.

Moderncamerasareabletoremovedistortion,resultingfromtheiraxialtilt.Furthermoreaerialphotographscanbeviewedstereoscopicallyorinthreedimen-sions.Thestereoscopiceffectenablesthegeologisttoidentifyrocktypes,deter-minegeologicstructures,anddetectslopeinstabilityandtheengineerisabletogatherdatanecessaryforadam,openchannelsandpenstockconstruction.

Dependingontherequiredaccuracy,thedigitisedphotographscanbegeo-coded(tiedtoaco-ordinatesystemandmapprojection)andorthorectified.Dis-tortionfromthecameralensisremovedbyusinggroundcontrolpointsfrommaps,surveydataorclientsGPSvectors.Thisisaverycost-effectivewaytoorthorectifyaerialphotographs.Resolutionsof30cmtoonemetrecanbeexpectedwithdigitalorthophotos.Bothhardcopyanddigitalorthophotosindiskettes,orCDROMcanbeproduced.

Withthesemapsitispossibletolocatetheintake,tracetheopenchannelandpenstockandlocatethepowerhouse,withprecisionenoughforthefeasibilitystudiesandevenforthecontractorstoengageinthebiddingphaseforconstruc-tion.

Withstereoscopicphotographsgeologicproblemscanoftenbespotted,espe-ciallythoseconcerningslopestabilitythatcancausedangeroussituations.

IV.5.2. Geochemical Studies

Veryoften,theneedtoproceedwithdetailedgeologicalstudiesofasite,areunderestimated.Inmanycaseswithregrettableconsequences-seepageundertheweir,openchannelslidesetc.

fortunately in the e.u. member states and in many other countries all over theworld,goodgeologicalmapspermitinitialestimates,forthesecurityofthedamfoundations,thestabilityoftheslopesandthepermeabilityoftheterrain.However sometimes this information, should be complemented, with fieldworkparticularly,drillingandsampling.

Hydraulicstructuresshouldbefoundedonlevelfoundations,withadequatesideslopesandwidths,notsubjecttostabilityproblems.Thereareagoodnum-berofslopestabilitycomputerprograms,rangingfromasimpletwo-dimensionalapproachtothesophisticatedthree-dimensionalfullcolourgraphicanalysis.Thecatalogueoffailures,especiallyinchanneldesignissolargethataminimumgeo-morphologicstudyoftheterrainshouldberecommendedinthefirstphaseoftheproject.Theproblem is especially acute in highmountain schemes,where theconstructionmaybeinaweatheredsurfacezone,affectedbydifferentgeomor-phologicfeaturessuchassoilcreep,solifluction,rotationalandplanarsoilslidesand rock falls.

Theweiranditscorrespondingreservoircanbeaffectedbytheinstabilityofthesuperficialformationsthatcanbepresentwithinitszoneofinfluence,butat


thesametimetheponditselfcanaffectthesesameformations.Iftheweirhastobefoundedonunconsolidatedgroundthevariationofwaterlevelcangenerateinstabilityonthereservoir’swettedslopes.

Alongtheopenchannelmanygeomorphologicfeaturescanadverselyaffectitsselectedline,which,togetherwithasteepslopeoftheterrain,mayleadtopotential instability. Colluvial formations, a product of the surfacemechanicalweatheringoftherockmasses,andsolifluctionprocesses,areveryactiveinhighmountainenvironmentswherethesubsoilisseasonallyorperenniallywet–thesearesomeofthefeaturesthatcancompromisechannelstability.

Drainage treatments, bench constructions and gunnite treatments, amongmanyothers,mayberecommended.Attheendofthecanal,theforebayactsasamini-reservoirforthepenstock.Frequently,authoritiesrequirethatallthewa-ter retaining embankment sections undergo stability analysis regardless of their configuration.Thelayoutofthepenstock,usuallyplacedonasteepslope,posesproblemsbothforitsanchoringblocksandvisualimpact.

Deepinthevalley,frequentlybuiltonanoldriverterrace,thepowerhousefoundationposesproblemsthatmanytimesonlycanbesolvedbyusingtechniquesasuptodayasthejetgrouting.

Ingeologicalscience,thereisawidespectrumofgeomorphologictechniquesthatcanbeusedincludingthemostcommonones:

�Photogeology.Asmentionedabovephotogrammetry-atscalesfrom1:10000to1:5000–allowsthegeologisttoidentifyrocktypes,determinegeo-logicstructures,anddetectslopeinstability.

�Geomorphologic maps. The result of photogrammetric analysis comple-mentedwiththeresultsofthefieldsurveymustbecombinedonaGeo-morphologicMap.Thismapisbasedonatopographiconeandisdrawnatascalebetween1:10000and1:5000,dulyclassifiedusingsimplesymbols,should showall the surface formations affecting the proposed hydraulicstructures

�Laboratory analysis. traditional laboratory tests such as soil grading and classification, and triaxial consolidation facilitate the surface formationclassification.Theresultsshouldbeincludedinthegeomorphicmap

�Geophysical studies.Ageophysicalinvestigationeitherelectricalorseismic(byrefraction)willcontributetoabetterknowledgeofthesuperficialforma-tionthickness,thelocationofthelandslidesections,theinternalwatercir-culation,andthevolumetricimportanceofpotentiallyunstableformations

�Structural geological analysis.Althoughnotapropergeomorphologictech-nologycanhelptosolveproblemsinthecatchmentareaandinthosecaseswherehydraulicconduitsmustbetunnelsinrockmassifs.Thestabilityoftherockandseepageinthefoundationofhydraulicstructuresareprob-lemsthatcanbesolvedbythismethodology,avoidingdramaticincidentsduringtheoperation


�Direct investigations - Borehole drilling. this is uncommon for small hydro schemedevelopment.Howeverwhenthedamorweirhastobefoundedinunconsolidatedstrata,adrillingprogram,followedbylaboratorytestsonthesamplesextractedisessential.Someoftheserecommendedtestsare:

Ö Permeabilitytestsinboreholes,suchasLugeonorLowPressureTest,todefinethewatercirculationinthefoundation

Ö Laboratoryteststodeterminethecompressivestrengthofthesam-plestodefinetheircharacteristics.

Complementingtheabovetestsageophysicalrefractionseismicessaytode-finethemodulusofdynamicdeformationoftherockmassifindepthcanberecom-mended in the case of high dams.

iV.6. Hydraulic Structure

Ahydropowerdevelopment includesanumberof structures, thedesignofwhichwillbedependantuponthetypeofscheme,localconditions,accesstocon-struction material and also local building traditions in the country or region. the followingstructuresarecommoninahydroscheme:

�diversion structure

Ö dam

Ö Spillway

Ö Energydissipationarrangement

Ö Fishpass

Ö Residualflowarrangements

�Water conveyance system

Ö intake

Ö canals

Ö tunnels


Ö penstocks

Ö Powerhouse

Designaspectsandcommonsolutionsforthesestructuresarepresentedbelow.

IV.6.1. Dam

IV.6.1.1. Dam

Damsandweirsareprimarilyintendedtodiverttheriverflowintothewaterconveyancesystemleadingtothepowerhouse.Damsalsoproduceadditionalheadandprovide storagecapacity.Thechoiceofdam typedepends largelyon localtopographicalandgeotechnicalconditions.Forinstanceifsoundrockisnotavail-ablewithinreasonableexcavationdepth,rigidstructuressuch,asconcretedamsaredifficult.Conversely,fornarrowvalleys, itcanbedifficulttofindspaceforseparatespillways,andconcretedamscanbethenaturalchoicewiththeirinher-entpossibilitiestointegratespillwaysetcinthedambody.

IntheNordiccountriestheiceagehasleftuswithwideandopenvalleysandmorainematerial in abundance.Not surprisingly the vastmajority of dams areembankmentdamswithacentralcoreofmoraine.SouthoftheAlpsnaturalclayssuitablefordamcorearenotinabundanceandthetopographyinmanylocationsfavour concrete dams.

Accordingtothe ICOLD(InternationalCommitteeofLargeDams),adamisconsidered “small”when its height,measured from its foundation level to thecrest,doesnotexceed15m,thecrestlengthislessthan500mandthestoredwater is less than1million cubicmeters.Theseparameters canbe important,becauseofthecomplicatedadministrativeproceduresoftenassociatedwiththeconstruction of large dams.

Worldwide,embankmentdamsarethemorecommonpartlyduetothefol-lowingcharacteristics,whichtheypossess:

�Canbeadaptedtoawiderangeoffoundationconditions

�Constructionusesnaturalmaterials,whichcanoftenbefoundlocally,lim-itingneedsforlongtransportation

�Theconstructionprocesscanbecontinuousandhighlymechanized

�Thedesignisextremelyflexibleinaccommodatingdifferentfillmaterials.

Disadvantageswithembankmentdamsarethattheyaresensitivetoovertop-pingandleakage,anderosioninthedambodyanditsfoundation.Thereisahighermortalityrateamongembankmentdamsascomparedtoconcretedams.

Concretedamsontheotherhandhavedrawbacksthatcorrespondtotheprosoftheembankmentdams:

�Requirecertainconditionswithrespecttothefoundations


�Requireprocessingofnaturalmaterialsforaggregateatthesite,haulingof large quantities of cement and has a labour intensive and discontinuous constructionprocess,leadingtolargeunitcosts.

�Ontheotherhandconcretedamshaveseveraladvantages:

�Theyaresuitableformostrangesoftopographythatisforwideandnarrowvalleys,providedthatfoundationconditionsareright

�Theyarenotverysensitivetoovertopping

�Aspillwaycanbeplacedatthecrest,andifrequiredovertheentirelengthof the dam

�Chambersorgalleriesfordrainage,tubingandancillaryworkscanreadilybehousedwithinthedambody

�Powerhousescanbeplacedrightatthetoeofthedam.

ThedevelopmentoftheConcreteFacedRockfillDam(CFRD)neutralizesmanyofthedrawbackswithcore-typeembankments.Inparticular,sensitivitytoleakageanderosionisreduced,anddependenceofgoodcorematerialisremoved.

ThedevelopmentoftheRollerCompactedConcreteDams(RCC-dams)intro-ducesacontinuous,highlymechanisedconstructionprocessand lowunitcosts.NewlargedamsarealmostalwaysCFRDandRCCdesigns.

Homogeneous dams: Thesedamsareusedforlowembankments(<4m)andoftenassecondarydams.Fordamsafetyreasons,sometypeofdrainageisalmostalwaysprovided.

Zoned embankment dams:Theseareusedfordamheightsfrom4mandup.Constructionsareextremelysensitivetotheengineeringdesignandconstruction,and it is therefore vital to engage highly skilled consultants and contractors re-quireexperiencedsite-supervisionengineers.Criticalcomponentsofthesedamsarethecore,thetransitionzones(filters)surroundingthecoreanddrainageca-pacityofthedamtoe.

Embankments dams with membrane:Themembranes canbeofdifferenttypesandbelocatedeitherattheupstreamfrontoftheembankmentorverticallyinthecentreoftheembankment.Membranescanbemadefromconcrete(asintheCFRD),asphalt(Norwegiantype)orintheformofageomembraneontheup-streamslope.

Gravity dams:These are dependent on their ownmass for stability.Theircross-sectionisbasicallytriangularinordertoprovideadequatestabilityandstressdistributionacrossthefoundationplane.Theupperpartisnormallyrectangularinordertoprovideadequatecrestwidthforinstallationandtransportation.

Buttress dams:Thesedamsconsistofacontinuousupstreamfacethatissup-portedbybuttressesatregularintervals.Theupstreamfaceisnormallydividedintoverticalsectionsbydilatationjoints,eachsectionbeingsupportedbyabut-tress. cross-sections are similar to those of gravitation dams.

Arch and Cupola dams:Thesedamsfunctionstructurallyashorizontallylaid


outarchesthattransferthewaterpressureontheupstreamfaceintotheabut-mentsratherthanintothefoundation.Archdamscanbedesignedwithaconstantradiusoverthedamheight,orwithvaryingradii(Cupoladams).Archdamswithaconstantradiushaveaverticaland.“straight.”cross-section.Thesedamswillbesubjecttoconsiderableverticalstrainforcessincethedeformationofthedamwilltend to be greatest in the vertical centre of the dam. this requires that the dam beheavilyreinforcedtoavoidcrackingwithaccompanyingleakage.

IV.6.1.2. Spillway

Adamfailurecanhavesevereeffectsdownstreamof thedam.During thelifetimeofadamdifferentflowconditionswillbeexperiencedandadammustbeabletosafelyaccommodatehighfloodsthatcanexceednormalflowconditionsintheriverbyordersofmagnitude.Forthisreasoncarefullydesignedoverflowpas-sagesareincorporatedindamsorweirsaspartofthestructure.Thesepassagesareknownasspillways.Duetothehighvelocitiesofthespillingwater,someformofenergydissipationisusuallyprovidedatthebaseofthespillway.

Thelargemajorityofsmallhydroschemesareoftherun-of-rivertype,whereelectricityisgeneratedfromdischargeslargerthantheminimumrequiredtoop-eratetheturbine.Intheseschemesalowdiversionstructureisbuiltonthestre-ambedtodiverttherequiredflowwhilsttherestofthewatercontinuestoflowoverit.Suchastructureiscommonlyknownasaweir,whoseroleisnottostorethewaterbuttoincreasethelevelofthewatersurfacesotheflowcanenterintothe intake.

Weirsandspillwayscanbesubdividedintofixed and mobile structures. Small-erfixedstructuresaregenerallyreferredtoasweirs,whereaslargerstructuresareoftenreferredtoasspillways.Spillwaysareoftendividedintoungatedandgatedspillways,correspondingtofixedandmobilestructures,theungatedspillwayinfactbeingalarge-scaleweir.

Fixedstoragestructures,suchasweirsandungatedspillwayshavetheadvan-tageofsecurity,simplicity,easymaintenance,andarecosteffective.However,


theycannotregulatethewater levelandthusboththewater levelandenergyproductionfluctuatesasafunctionofdischarge.

Mobilestoragestructuressuchasgatedspillwayscanregulatethewaterlevelsuchthatitstaysmoreorlessconstantformostincomingflowconditions.Depend-ingongateconfigurationanddischargecapacitytheymayalsobeabletoflushac-cumulatedsedimentdownstream.Thesestructuresaregenerallymoreexpensivethanfixedstructures,forbothconstructionandmaintenance,andtheirfunction-ingismorecomplicated.

Weirscanbeconstructedperpendicular,angularorlateralcomparedtotheriveraxis.Mostoftentheweircrestisrectilinearandperpendiculartotheriveraxis.Forrelativelylowdownstreamwaterlevels,theweircontrolstheflowanddefinestherelationshipbetweentheupstreamwaterlevelandthedischarge.Asafunctionofthetypeofweir,differentdischargerelationshipsareobtained

the sharp-crested weir is easy to construct and relatively cost-effective. its dischargeisdefinedbymeansofacoefficientCd.Specialattentionhastobepaidtotheshapeofthedownstreamfaceoftheupperpartoftheweirinordertoob-tainsufficientaerationbetweenthelowernappe(sheetofwaterthatflowsovertheweir)ofthejetandthestructure.Ifthelowernappeofthejetstickstothestructure,vibrationsmaybetransferredfromtheflowtothestructure.

the broad-crested weirisoftenappliedfortemporarystructuresorforstruc-turesof secondary importance, suchas incaseof temporaryflowdiversion. Itsdesign is simpleandcost-effective.Thehydraulic conditionsare far fromopti-mal,expressedbyalowdischargecoefficientandthepresenceofunder-pressuresalongtheweircrestanddownstreamface.Thedischargedependsontheformofthe structure.

Flashboardsraisethewaterlevelslightlybehindtheweirtoensureadequatedepthofwaterattheintake,withoutendangeringthefloodingoftheupstreamterrain,flashboards maybeinstalledonthecrestoftheweir.Theflashboardsarecommonlymadeofwoodandsupportedbysteelpinsembeddedinsteelsockets(pipescutdowntosize)inthespillwaycrest.Theflashboardshavetoberemovedbyhandduringfloodflowsso thathighwater levelsdonotfloodtheupstreamterrain,anoperationthatinsuchcircumstancesisverydifficult.Thearticulatedflashboardissomewhateasiertoremove.


Inflatable weirsareanothermethod,capableofremotecontrol,istheinflat-able weir,whichemploysareinforcedrubberbladderinsteadofconcrete,steelorwoodflashboards.

Thisoffersanalternativetomoreconventionalmethodsofweirconstruction,with the inherent advantages of low inital cost, simple operation andminimalmaintenance.Ineffect,inflatableweirsareflexiblegatesintheformofarein-forced,sheet-rubberbladderinflatedbyairorwater,anchoredtoaconcretefoun-dation(Figure5.11)byanchorboltsembeddedintothefoundation.Likeanyothergate,theinflatableweirneedsamechanismbywhichitisopenedandclosed.Theweirisraisedwhenfilledwithwaterorairunderpressure.Anaircompressororawaterpumpisconnected,viaapipe,totherubberbladder.Whenthebladderisfilledthegateisraised;whenitisdeflatedtheweirliesflatonitsfoundation,inafullyopenedposition.Thesystembecomeseconomicwhenthewidthoftheweiris large in relation to the height.

Fusegates-Inlargeinstallations,butalsosometimesinsmallones,itisadvis-abletoplacefusegates,suchasthosesuppliedbyHydroplus2.Intheeventofamajorflood,whenthewaterreachesapre-setlevel,oneormoreofthefusegates(basicallyhingedstructures)willtilttoincreasethesectionofthespillway

Siphon spillways-Alternativelywherespaceavailableforthespillwayislim-ited, a siphon spillwayor a shaft spillwaymaybeused.Both solutions help tokeeptheupstreamwaterlevelwithinnarrowlimits.Asiphonspillwayisbasicallyacurvedenclosedduct(Figure5.12).Whenthewaterlevelrisesabovetheelbowofthesiphon,waterbeginstoflowdowntheconduitjustasinanoverflow,butitiswhenitrisesfurtherthatthesiphonisprimedandincreasesthedischargecon-siderably.Usuallysiphonsareprimedwhenthewaterlevelreachesorpassesthelevelofthecrown,buttherearedesignswhereprimingoccurswhentheupstreamlevel has risen only to about one third of the throat height.


Shaft (or Morning glory) spillways-Shaftspillwaysarerarelyusedinsmallscale-hydro.AsillustratedinFigure5.13,ashaftspillwayincorporatesafunnel-shaped inlet to increase the lengthof the crest, aflared transitionwhich con-formstotheshapeofthenappeasintheoverflowspillwaythoughitissometimessteppedtoensureaeration,averticalshaftandanoutlettunnelthatsometimeshasaslightpositiveslopetoensurethatattheenditneverflowsfull.TheUSBu-reauofReclamationreports(USBR)6and7describethedesignprinciplesforthesespillways.

Labyrinth weir-Insomesmallhydropowerschemes(e.g.smallschemesinanirrigationcanal)thereisnotenoughspacetolocateaconventionalspillway.Inthesecases,Ushapedorlabyrinthweirsshouldhelptoobtainahigherdischargein the available length.

IV.6.1.3. Energy dissipation arrangement

Thedischargefromtheaforementionedfixedormobilestructuresisusuallysupercriticalattheoutlet.Thecorrespondinghighflowvelocitiesandturbulencemayproducesevereerosionatthetoeofthestructure,especiallyiftheriverbedisnoterosionresistant,suchasforexampleinthecaseofsilt,clay,loosesand,gravel or even fractured rock.

Toavoidsuchdamage,severalstructuralsolutionsmaybeapplied,someofthembeingverycostly.Themostoftenusedsolutionsare:

�Stilling basin

�Baffledaprondrop

�Plungepool

�chute cascades

Mostofthesestructuresdissipatetheflowenergybytheformationofahy-draulicjump,whichdissipatesalotofenergyoverarelativelyshortdistance.Thedesignandconstructionofenergydissipatingstructuresisquitecomplexandvastandthereaderisencouragedtocontactspecializedengineers.Moredetailedin-formationcanbefoundforexampleinVischer&Hager(1995).

InRCC-damsthesteppedchutedownstreamofthespillwayhasprovenef-fectiveinreducingflowvelocitiesandreducingthedimensionsofthesubsequentstilling basin.


IV.6.2. Penstocks

Conveyingwaterfromtheintaketothepowerhouse(thisisthepurposeofapenstock)maynotappearadifficulttask.Howeverdecidingthemosteconomicalarrangementforapenstockisnotsosimple.Penstockscanbeinstalledoverorundertheground,dependingonfactorssuchasthenatureofthegrounditself,thepenstockmaterial,theambienttemperaturesandtheenvironmentalrequire-ments.

AflexibleandsmalldiameterPVCpenstockforinstance,canbelaidontheground,followingitsoutlinewithsandandgravelsurroundingthepipetoprovidegoodinsulation.Smallpipesinstalledinthiswaydonotneedanchorblocksandexpansionjoints.

Largerpenstocksareusuallyburied,as longasthere isonlyaminimumofrockexcavationrequired.Buriedpenstocksmustbecarefullypaintedandwrappedtoprotecttheexteriorfromcorrosion,butprovidedtheprotectivecoatingisnotdamagedwheninstalled,furthermaintenanceshouldbeminimal.Fromtheen-vironmentalpointofviewthesolutionisoptimalbecausethegroundcanbere-turnedtoitsoriginalcondition,andthepenstockdoesnotconstituteabarriertothemovementofwildlife.

Apenstockinstalledabovegroundcanbedesignedwithorwithoutexpansionjoints.Variationsintemperatureareespeciallyimportantiftheturbinedoesnotfunctioncontinuously,orwhenthepenstockisdewateredforrepair,resultinginthermalexpansionorcontraction.Usuallythepenstockisbuiltinstraightornearlystraight lines,withconcreteanchorblocksateachbendandwithanexpansionjointbetweeneachsetofanchors(Figure5.31).Theanchorblocksmustresistthethrustofthepenstockplusthefrictionalforcescausedbyitsexpansionandcon-traction,sowhenpossibletheyshouldbefoundedonrock.

If,duetothenatureoftheground,theanchorblocksrequirelargevolumesofconcrete,thusbecomingratherexpensive,analternativesolutionistoeliminateeverysecondanchorblockandalltheexpansionjoints,leavingthebendsfreetomoveslightly.Inthiscaseitisdesirabletolaythestraightsectionsofthepenstockinsteelsaddles,madetofitthecontourofthepipeandgenerallycovering120degreesoftheinvert.Thesaddlescanbemadefromsteelplatesandshapes,withgraphiteasbestossheetpackingplacedbetweensaddleandpipetoreducefrictionforces.Themovementcanbeaccommodatedwithexpansionjoints,orbydesign-


ingthepipelayoutwithbendsfreetomove.

IfapipelinesystemusingspigotandsocketjointswithO-ringgasketsischo-sen,thenexpansionandcontractionisaccommodatedinthejoints.

Todaythereisawidechoiceofmaterialsforpenstocks.Forthelargerheadsanddiameters,fabricatedweldedsteelisprobablythebestoption.Neverthelessspiralmachine-weldedsteelpipesshouldbeconsidered,duetotheirlowerprice,if theyareavailable in therequiredsizes.Forhighheads, steelorductile ironpipesarepreferred,butatmediumandlowheadssteelbecomeslesscompetitive,becausetheinternalandexternalcorrosionprotectionlayersdonotdecreasewiththewallthicknessandbecausethereisaminimumwallthicknessforthepipe.

Forsmallerdiameters,thereisachoicebetween:manufacturedsteelpipe,suppliedwithspigotandsocketjointsandrubber“O”gaskets,whicheliminatesfieldwelding,orwithwelded-onflanges,boltedonsite(Figure5.33);plainspunorpre-stressedconcrete;ductile iron spigotand socketpipeswithgaskets;ce-ment-asbestos;glass-reinforcedplastic(GRP);andPVCorpolyethylene(PE)plas-ticpipes.PlasticpipePE14isaveryattractivesolutionformediumheads(aPVCpipeof0.4mdiametercanbeuseduptoamaximumheadof200meters)becauseitisoftencheaper,lighterandmoreeasilyhandledthansteelanddoesnotneedprotectionagainstcorrosion.PVC15pipesareeasytoinstallbecauseofthespigotandsocketjointsprovidedwith“O”ringgaskets.PVCpipesareusuallyinstalledundergroundwithaminimumcoverofonemetre.DuetotheirlowresistancetoUVradiationtheycannotbeusedonthesurfaceunlesspainted,coatedorwrapped.TheminimumradiusofcurvatureofaPVCpipeisrelativelylarge(100timesthepipediameter).–anditscoefficientofthermalexpansionisfivetimeshigherthanthat for steel. they are also rather brittle and unsuited to rocky ground.

PipesofPE16.–(highmolecularweightpolyethylene)canbelaidontopofthegroundandcanaccommodatebendsof20-40timesthepipediameter(forsharperbends,specialfactoryfittingsarerequired).PEpipefloatsonwaterandcanbedraggedbycableinlongsectionsbutmustbejoinedinthefieldbyfusionwelding,requiringaspecialmachine.PEpipescanwithstandpipelinefreeze-upwithoutdamage,maybenotavailableinsizesover300mmdiameter.

Concrete penstocks, both pre-stressedwith high tensilewires or steel re-inforced,featuringaninteriorsteeljackettopreventleaks,andfurnishedwithrubbergasketspigotandsocketjointsconstituteanothersolution.Unfortunatelytheirheavyweightmakestransportationandhandlingcostly,buttheyarenotaf-fected by corrosion.

Indevelopingcountries,pressurecreosotedwood-stave,steel-bandedpipeisanalternativethatcanbeusedindiametersupto5.5metresandheadsofupto50metres(whichmaybeincreasedupto120metersforadiameterof1.5metres).Theadvantagesincludeflexibilitytoconformtogroundsettlement,easeoflayingonthegroundwithalmostnogradepreparation,no requirement forexpansionjointsandnonecessityforconcretesupportsorcorrosionprotection.Wood-stavepipeisassembledfromindividualstavesandsteelbandsorhoopsthatallowitto


beeasilytransportedevenoverdifficultterrain.Disadvantagesincludeleakage,particularlyinthefillingoperations,theneedtokeepthepipefullofwaterwhenrepairingtheturbine,andconsiderablemaintenancesuchasspraycoatingwithtareveryfiveyears.Table5.3showsthemainpropertiesoftheabovematerial.Someofthesepropertiesarenotalwaystypical,particularlythevaluesoftheHazenWil-liamscoefficientwhichdependsonthesurfaceconditionofthepipe.

material young’s modulus of elasticity E(N/m2)E9

Coefficientoflinearexpansiona (m/m0c)E6

ultimate tensile strength (N/m2)E6

n

Welded Steel 206 12 400 0.012polyethylene 0.55 140 5 0.009polyvinyl chlo-ride(PVC) 2.75 54 13 0.009

asbestos cement n/a 8.1 n/a 0.011cast iron 78.5 10 140 0.014ductile iron 16.7 11 340 0.013

iV.7. Electromechanical equipment

IV.7.1. Powerhouse

Inasmallhydropowerschemetheroleofthepowerhouseistoprotecttheelectromechanical equipment that convert the potential energy of water intoelectricity,fromtheweatherhardships.Thenumber,typeandpoweroftheturbo-generators,theirconfiguration,theschemeheadandthegeomorphologyofthesitedeterminetheshapeandsizeofthebuilding.

Asshowninfiguresbellow,thefollowingequipmentwillbedisplayedinthepowerhouse:

� inlet gate or valve

�turbine

�Speedincreaser(ifneeded)

�generator

�control system

�Condenser,switchgear

�protection systems

�DCemergencysupply

�Powerandcurrenttransformers

�etc.

Thefigurebellowisaschematicviewofanintegralintakeindoorpowerhousesuitableforlowheadschemes.Thesubstructureispartoftheweirandembod-iesthepowerintakewithitstrashrack,theverticalaxisKaplanturbinecoupled


tothegenerator,thedrafttubeandthetailrace.Thecontrolequipmentandtheoutlet transformers are located in the generator forebay.

Inordertomitigatetheenvironmentalimpactthepowerhousecanbeentirelysubmerged.Inthiswaythelevelofsoundissensiblyreducedandthevisualimpactis nil.

Inmediumandhighheadschemes,powerhousesaremoreconventional(seefigureabove)withanentranceforthepenstockandatailrace.Althoughnotusual,thiskindofpowerhousecanbeunderground.

Thepowerhousecanalsobeatthebaseofanexistingdam,wherethewaterarrivesviaanexistingbottomoutletoranintaketower.Figure1.4inchapter1il-lustratessuchaconfiguration.

Aswewillseeinchapter6.1.1.2,someturbinesconfigurationsallowforthewholesuperstructureitself,tobedispensedwith,orreducedenclosingonlytheswitchgearandcontrolequipment.Integratingtheturbineandgeneratorinasin-glewaterproofedunitthatcanbeinstalleddirectlyinthewaterwaymeansthataconventionalpowerhouseisnotrequired(bulborsiphonunits).

IV.7.2. Hydraulic turbines

Thepurposeofahydraulicturbineistotransformthewaterpotentialenergytomechanicalrotationalenergy.Althoughthishandbookdoesnotdefineguidelinesforthedesignofturbines(arolereservedfortheturbinemanufacturers)itisap-propriatetoprovideafewcriteriatoguidethechoiceoftherightturbineforaparticularapplicationandeventoprovideappropriateformulaetodetermineits


maindimensions.ThesecriteriaandformulaearebasedonworkundertakenbySiervoandLugaresi,SiervoandLeva,LugaresiandMassa,AusterreandVerdehan,GiraudandBeslin,Belhaj,Gordon,SchweigerandGregorandothers,whichpro-vide a series of formulae by analysing the characteristics of installed turbines. it isnecessarytoemphasizehoweverthatnoadviceiscomparabletothatprovidedbythemanufacturer,andeverydevelopershouldrefertomanufacturerfromthebeginningofthedevelopmentproject.

IV.7.2.1. Types and configuration

Thepotentialenergyinwaterisconvertedintomechanicalenergyinthetur-bine,byoneoftwofundamentalandbasicallydifferentmechanisms:

�Thewaterpressurecanapplya forceon the faceof the runnerblades,whichdecreasesasitproceedsthroughtheturbine.Turbinesthatoperateinthiswayarecalledreactionturbines.Theturbinecasing,withtherunnerfullyimmersedinwater,mustbestrongenoughtowithstandtheoperatingpressure.FrancisandKaplanturbinesbelongtothiscategory.

�Thewaterpressure is converted intokineticenergybeforeentering therunner.Thekineticenergyisintheformofahigh-speedjetthatstrikesthebuckets,mountedontheperipheryoftherunner.Turbinesthatoperateinthiswayarecalledimpulseturbines.Themostusualimpulseturbineisthepelton

IV.7.2.2. Impulse turbines

A. Pelton turbines

Pelton turbinesare impulse turbineswhereoneormore jets impingeonawheelcarryingonitsperipheryalargenumberofbuckets.Eachjetissueswaterthroughanozzlewithaneedlevalvetocontroltheflow(figure6.4).Theyareonlyused for high heads from 60 m to more than 1 000 m. the axes of the nozzles are in theplanoftherunner.Incaseofanemergencystopoftheturbine(e.g.incaseofloadrejection),thejetmaybedivertedbyadeflectorsothatitdoesnotimpingeonthebucketsandtherunnercannotreachrunawayspeed.Inthiswaytheneedlevalvecanbeclosedveryslowly,sothatoverpressuresurgeinthepipelineiskepttoanacceptablelevel(max1.15staticpressure).

Asanykineticenergyleavingtherunnerislost,thebucketsaredesignedtokeepexitvelocitiestoaminimum.

OneortwojetPeltonturbinescanhavehorizontalorverticalaxis,asshowninfigure 6.5.Threeormorenozzles turbines have vertical axis.Themaximumnumberofnozzlesis6(notusualinsmallhydro).

Theturbinerunnerisusuallydirectlycoupledtothegeneratorshaftandshallbeabovethedownstreamlevel.Theturbinemanufacturercanonlygive


the clearance.

TheefficiencyofaPeltonisgoodfrom30%to100%ofthemaximumdischargefor a one-jet turbine and from 10% to 100% for a multi-jet one.

B. Turgo turbines

TheTurgoturbinecanoperateunderaheadintherangeof50-250m.LikethePelton, it isan impulseturbine,however itsbucketsareshapeddifferentlyandthejetofwaterstrikestheplaneofitsrunneratanangleof20º.Waterentersthe runner through one side of the runner disk and emerges from the other. it can operatebetween20%and100%ofthemaximaldesignflow.

TheefficiencyislowerthanforthePeltonandFrancisturbines.ComparedtothePelton,aTurgoturbinehasahigherrotationalspeedforthesameflowandhead.ATurgocanbeanalternativetotheFranciswhentheflowstronglyvariesorincaseoflongpenstocks,asthedeflectorallowsavoidanceofrunawayspeedinthecaseof


loadrejectionandtheresultingwaterhammerthatcanoccurwithaFrancis.

C. Cross-flow turbines

Thisimpulseturbine,alsoknownasBanki-MichellisusedforawiderangeofheadsoverlappingthoseofKaplan,FrancisandPelton.Itcanoperatewithheadsbetween5and200m.

Waterenterstheturbine,directedbyoneormoreguide-vaneslocatedup-streamof the runner and crosses it two timesbefore leaving the turbine.Thissimpledesignmakesitcheapandeasytorepairincaseofrunnerbrakesduetothe importantmechanical stresses.TheCross-flow turbines have lowefficiencycomparedtootherturbinesandtheimportantlossofheadduetotheclearancebetweentherunnerandthedownstreamlevelshouldbetakenintoconsiderationwhendealingwithlowandmediumheads.Moreover,highheadcross-flowrunnersmayhave some troubleswith reliability due tohighmechanical stress. It is aninterestingalternativewhenonehasenoughwater,definedpowerneedsandlowinvestmentpossibilities,suchasforruralelectrificationprograms.

IV.7.2.3. Reaction turbines

A. Francis turbines

Francisturbinesarereactionturbines,withfixedrunnerbladesandadjust-ableguidevanes,usedformediumheads.Inthisturbinetheadmissionisalwaysradialbuttheoutletisaxial.Photograph6.3showsahorizontalaxisFrancistur-bine.Theirusualfieldofapplicationisfrom25to350mhead.AswithPeltons,Francisturbinescanhaveverticalorhorizontalaxis,thisconfigurationbeingreallycommon in small hydro.

Francisturbinescanbesetinanopenflumeorattachedtoapenstock.Forsmallheadsandpoweropenflumeswerecommonlyemployed,howevernowadaystheKaplan turbineprovidesabetter technical andeconomical solution in suchpowerplants.

Thewaterenterstheturbinebythespiralcasethatisdesignedtokeepits


tangential velocity constant along the consecutive sections and to distribute it peripherallytothedistributor.Asshowninfigure6.9,thisonehasmobileguidevanes,whosefunctionistocontrolthedischargegoingintotherunnerandadapttheinletangleoftheflowtotherunnerbladesangles.Theyrotatearoundtheiraxes by connecting rods attached to a large ring that synchronise the movement offallvanes.Theycanbeusedtoshutofftheflowtotheturbineinemergencysituations,althoughtheirusedoesnotprecludetheinstallationofabutterflyvalveat the entrance to the turbine. the runner transforms the hydraulic energy to me-chanical energy and returns it axially to the draft tube.

Small hydro runners are usually made in stainless steel castings. Some manu-facturersalsousealuminiumbronzecastingorweldedblades,whicharegenerallydirectlycoupledtothegeneratorshaft.

the draft tube of a reaction turbine aims to recover the kinetic energy still remaining inthewater leavingtherunner.Asthisenergy isproportionaltothesquare of the velocity one of the draft tube objectives is to reduce the turbine outletvelocity.Anefficientdrafttubewouldhaveaconicalsectionbuttheanglecannotbetoolarge,otherwiseflowseparationwilloccur.Theoptimumangleis7ºbuttoreducethedrafttubelength,andthereforeitscost,sometimesanglesareincreasedupto15º.

Thelowerhead,themoreimportantthedrafttubeis.Aslowheadgenerallyimpliesahighnominaldischarge,theremainingwaterspeedattheoutletoftherunnerisquiteimportant.Onecaneasilyunderstandthatforafixedrunnerdiam-eter,thespeedwillincreaseiftheflowdoes.

B. Kaplan and propeller turbines

Kaplanandpropellerturbinesareaxial-flowreactionturbines;generallyusedforlowheadsfrom2to40m.TheKaplanturbinehasadjustablerunnerbladesand


may or may not have adjustable guide- vanes. if both blades and guide-vanes are adjustableitisdescribedas“double-regulated”.Iftheguide-vanesarefixeditis“single-regulated”.FixedrunnerbladeKaplanturbinesarecalledpropellertur-bines.Theyareusedwhenbothflowandheadremainpracticallyconstant,whichisacharacteristicthatmakesthemunusualinsmallhydropowerschemes.

Thedoubleregulationallows,atanytime,fortheadaptationoftherunnerandguidevanescouplingtoanyheadordischargevariation.ItisthemostflexibleKaplanturbinethatcanworkbetween15%and100%ofthemaximumdesigndis-charge.SingleregulatedKaplanallowsagoodadaptationtovaryingavailableflowbutislessflexibleinthecaseofimportantheadvariation.Theycanworkbetween30% and 100% of the maximum design discharge.

The double-regulated Kaplan is a vertical axismachine with a spiral caseandaradialguidevaneconfiguration.Theflowentersinaradialmannerinwardand makes a right angle turn before entering the runner in an axial direction. the controlsystemisdesignedsothatthevariationinbladeangleiscoupledwiththeguide-vanes setting inorder toobtain thebestefficiencyoverawide rangeofflowsandheads.Thebladescanrotatewiththeturbineinoperation,throughlinksconnectedtoaverticalrodslidinginsidethehollowturbineaxis.

BulbunitsarederivedfromKaplanturbines,withthegeneratorcontainedinawaterproofedbulbsubmergedintheflow.Figure6.13illustratesaturbinewherethegenerator(andgearboxifrequired),cooledbypressurisedair,islodgedinthebulb.Onlytheelectriccables,dulyprotected,leavethebulb.

Kaplan turbinesarecertainly themachines thatallowthemostnumberofpossibleconfigurations.Theselectionisparticularlycriticalinlow-headschemeswhere,inordertobeprofitable,largedischargesmustbehandled.Whencontem-platingschemeswithaheadbetween2and5m,andadischargebetween10and100 m3/sec,runnerswith1.6-3.2metresdiameterarerequired,coupledthroughaspeedincreasertoagenerator.Thehydraulicconduitsingeneral,andwaterin-takesinparticular,areverylargeandrequireverylargecivilworkswithacostthatgenerallyexceedsthecostoftheelectromechanicalequipment.

Inordertoreducetheoverallcost(civilworksplusequipment)andmorespe-cificallythecostofthecivilworks,severalconfigurationshavebeendevisedthatnowadaysareconsideredasclassic.

Configuration Flow Closing system Speed increaser

VerticalKaplan radial gate valve parallel

Verticalsemi-Kaplansiphon radial Siphon parallel

Inversesemi-Kaplansiphon radial Siphon parallel

Inclinedsemi-Kaplansiphon axial Siphon parallel

KaplanS axial gate valve parallel

Kaplaninclinedrightangle axial gate valve conical

Kaplaninpit axial gate valve parallel


Siphonsarereliable,economic,andpreventrunawayturbinespeed,how-evertheyarenoisy ifnoprotectionmeasuresaretakento isolatethesuctionpumpandvalvesduringstartingandstoppingoperations.Even ifnotrequiredfornormaloperation,aclosinggate is strongly recommendedas itavoids theunintended starting of the turbine due to a strong variation of upstream anddownstreamlevels.Incaseofsuchaproblem,theturbinewillreachhighspeedsandtheoperatorwillnothavethemeanstostopit.Asolutiontothisproblemistheuseofflapgatedams.

Undergroundpowerhousesarebestatmitigatingthevisualandsonicimpact,butareonlyviablewithanS,arightangledriveorapitconfiguration.

The speed increaserconfigurationpermits theuseofa standardgeneratorusuallyturningat750or1000rpm,andisalsoreliable,compactandcheap.The


Sconfiguration isbecomingverypopular,howeveronedisadvantage is that theturbineaxishastocrosseithertheentranceortheoutletpipewithconsequentheadlosses.Itismainlyusedformediumheadsand/orhydropowerschemeswithpenstock.

Thepitconfigurationhastheadvantageofeasyaccesstoalltheequipmentcomponents,inparticularthecouplingofturbineandspeedincreaser,thespeedincreaseritselfandthegenerator,whichfacilitatesinspection,maintenanceandrepair.Thisconfigurationispopularforverylowheadsandhighdischargesallow-ing a runner diameter bigger than 2 m.

ForthesamereasonsasfortheFrancisturbines,Kaplansmusthaveadrafttube.Duetothelowheads,thekineticenergyisveryimportantandthequalityofthispartoftheturbineshouldnotbeneglected.

IV.7.3. Generators

generators transform mechanical energy into electrical energy. although most earlyhydroelectricsystemswereofthedirectcurrentvarietytomatchearlycom-mercialelectricalsystems,nowadaysonlythree-phasealternatingcurrentgenera-torsareusedinnormalpractice.Dependingonthecharacteristicsofthenetworksupplied,theproducercanchoosebetween:

�Synchronous generators: TheyareequippedwithaDCelectricorperma-nentmagnetexcitationsystem(rotatingorstatic)associatedwithavoltageregulatortocontroltheoutputvoltagebeforethegeneratorisconnectedtothegrid.Theysupplythereactiveenergyrequiredbythepowersystemwhenthegeneratorisconnectedtothegrid.Synchronousgeneratorscanrunisolatedfromthegridandproducepowersinceexcitationisnotgrid-dependent

�Asynchronous generators: Theyaresimplesquirrel-cageinductionmotorswithnopossibilityof voltage regulationand runningata speeddirectlyrelatedtosystemfrequency.Theydrawtheirexcitationcurrentfromthegrid,absorbingreactiveenergybytheirownmagnetism.Addingabankofcapacitorscancompensatefortheabsorbedreactiveenergy.Theycannotgeneratewhendisconnectedfromthegridbecauseareincapableofpro-vidingtheirownexcitationcurrent.However,theyareusedinverysmallstand-aloneapplicationsasacheapsolutionwhentherequiredqualityoftheelectricitysupplyisnotveryhigh.

Below1MW,synchronousgeneratorsaremoreexpensivethanasynchronousgeneratorsandareusedinpowersystemswheretheoutputofthegeneratorrep-resentsasubstantialproportionofthepowersystemload.Asynchronousgenera-torsarecheaperandareusedinstablegridswheretheiroutputisaninsignificantproportionofthepowersystemload.Theefficiencyshouldbe95%fora100kWmachineandcanincreaseto97%towardsanoutputpowerof1MW.Efficienciesofsynchronousgeneratorsareslightlyhigher. Ingeneral,whenthepowerexceeds


some mva a synchronous generator is installed.

Recently,variable-speedconstant-frequencysystems(VSG),inwhichturbinespeedispermittedtofluctuatewidely,whilethevoltageandfrequencyarekeptconstantandundistorted,havebecomeavailable.Thefrequencyconverter,whichisusedtoconnectthegeneratorviaaDClinktothegridcaneven“synchronise”tothegridbeforethegeneratorstartsrotating.Thisapproachisoftenproposedasameansofimprovingperformanceandreducingcost.Howevernocostreductioncanbeachievedusingpropellerturbines,ifrunnerregulationisreplacedonly.Itisalsonotpossible,toimprovetheenergyproductioncomparedtoadouble-regulat-edKaplanturbine.Thereareneverthelessanumberofcaseswherevariablespeedoperationseemstobeasuitablesolution,e.g.whentheheadvariessignificantly.

Theoperatingvoltageofthegeneratorincreaseswithpower.Thestandardgenerationvoltagesof400Vor690Vallow for theuseof standarddistributortransformers as outlet transformers and the use of the generated current to feed into the plant power system.Generators of someMVAare usually designed forhigheroperatingvoltagesuptosomekVandconnectedtothegridusingacustom-isedtransformer.InthiscaseanindependenttransformerHT/LTisnecessaryfortheauxiliarypowersupplyofthepowerplant.

IV.7.4. Turbine control

turbines are designed for a certain net head and discharge. any deviation fromtheseparametersmustbecompensatedforbyopeningorclosingthecontroldevices,suchasthewicket-gates,vanes,spearnozzlesorvalves,tokeepeithertheoutletpower,thelevelofthewatersurfaceintheintake,ortheturbinedis-chargeconstant.Inschemesconnectedtoanisolatednetwork,theparameterthatneedstobecontrolledistheturbinespeed,whichcontrolsthefrequency.

Inanoffgridsystem,ifthegeneratorbecomesoverloadedtheturbineslows-downthereforeanincreaseoftheflowofwaterisneededtoensuretheturbinedoesnotstall.Ifthereisnotenoughwatertodothistheneithersomeoftheloadmustberemovedortheturbinewillhavetobeshutdown.Converselyiftheloaddecreasesthentheflowtotheturbineisdecreasedoritcanbekeptconstantandtheextraenergycanbedumped intoanelectricballast loadconnectedto thegenerator terminals.

Inthefirstapproach,speed(frequency)regulationisnormallyaccomplishedthroughflowcontrol;onceagateopening iscalculated, theactuatorgives thenecessaryinstructiontotheservomotor,whichresultsinanextensionorretractionoftheservo’srod.Toensurethattherodactuallyreachesthecalculatedposition,feedbackisprovidedtotheelectronicactuator.Thesedevicesarecalled“speedgovernors.”.

Inthesecondapproach it isassumedthat,at full load,constantheadandflow,theturbinewilloperateatdesignspeed,somaintainingfullloadfromthegenerator;thiswillrunataconstantspeed.Iftheloaddecreasestheturbinewill


tendtoincreaseitsspeed.Anelectronicsensor,measuringthefrequency,detectsthedeviationandareliableandinexpensiveelectronicloadgovernor,switchesonpre-setresistanceandsomaintainsthesystemfrequencyaccurately.

Thecontrollersthatfollowthefirstapproachdonothaveanypowerlimit.TheElectronicLoadGovernors,workingaccordingtothesecondapproachrarelyexceed100kWcapacity.

IV.7.4.1. Speed Governors

Agovernorisacombinationofdevicesandmechanisms,whichdetectspeeddeviationandconvertitintoachangeinservomotorposition.Aspeed-sensingele-mentdetectsthedeviationfromthesetpoint;thisdeviationsignalisconvertedandamplifiedtoexciteanactuator,hydraulicorelectric,thatcontrolsthewaterflowtotheturbine.InaFrancisturbine,wherethereisareductioninwaterflowyouneedtorotatethewicket-gates.Forthis,apowerfulgovernorisrequiredtoovercomethehydraulicandfrictionalforcesandtomaintainthewicket-gatesinapartiallyclosedpositionortoclosethemcompletely.

Several typesof governors areavailable varying fromold fashionedpurelymechanical to mechanical-hydraulic to electrical-hydraulic and mechanical-elec-trical.Thepurelymechanicalgovernorisusedwithfairlysmallturbines,becauseitscontrolvalveiseasytooperateanddoesnotrequireabigeffort.Thesegov-ernorsuseaflyballmassmechanismdrivenbytheturbineshaft.Theoutputfromthisdevice-theflyballaxisdescendsorascendsaccordingtotheturbinespeed- directly drives the valve located at the entrance to the turbine.

IV.7.5. Switchgear equipment

Inmanycountriestheelectricitysupplyregulationsplaceastatutoryobliga-tionontheelectricutilitiestomaintainthesafetyandqualityofelectricitysupplywithindefinedlimits.Theindependentproducermustoperatehisplantinsuchawaythattheutility isabletofulfil itsobligations.Thereforevariousassociatedelectricaldevicesarerequiredinsidethepowerhouseforthesafetyandprotectionoftheequipment.

Switchgearmustbeinstalledtocontrolthegeneratorsandtointerfacethemwiththegridorwithanisolatedload.Itmustprovideprotectionforthegenera-tors,main transformer and station service transformer.The generator breaker,either air,magnetic or vacuumoperated, is used to connect or disconnect thegeneratorfromthepowergrid.Instrumenttransformers,bothpowertransformers(PTs)andcurrenttransformers(CTs)areusedtotransformhighvoltagesandcur-rentsdowntomoremanageablelevelsformetering.Thegeneratorcontrolequip-mentisusedtocontrolthegeneratorvoltage,powerfactorandcircuitbreakers.

Theasynchronousgeneratorprotectionmustinclude,amongotherdevices:areverse-powerrelaygivingprotectionagainstmotoring;differentialcurrentrelays


againstinternalfaultsinthegeneratorstatorwinding;aground-faultrelayprovid-ingsystembackupaswellasgeneratorground-faultprotection,etc.Thepowertransformerprotectionincludesaninstantaneousover-currentrelayandatimedover-currentrelaytoprotectthemaintransformerwhenafaultisdetectedinthebussystemoraninternalfaultinthemainpowertransformeroccurs.

The independent producer is responsible for earthing arrangementswithinhisinstallation.Thismustbedesignedinagreementwiththepublicutility.Theearthingarrangementwillbedependentonthenumberofunitsinuseandthein-dependentproducer’sownsystemconfigurationandmethodofoperation.

Meteringequipmentmustbeinstalledatthepointofsupplytorecordmeas-urements according to the requirements of the electric utility.

in the high voltage side there is a line circuit breaker and a line disconnec-tionswitch-combinedwithagroundingswitch-todisconnectthepowergener-ating unit and main transformer from the transmission line. metering is achieved throughthecorrespondingP.TandC.T.Ageneratorcircuitbreakerisincludedasanextraprotectionforthegeneratorunit.Atransformerprovidesenergyfortheoperationof intakegates,shutoffvalves,servomotors,oilcompressorsetc. inthe station service.

Greatercomplexitymaybeexpected inmultiunit stationswhereflexibilityandcontinuityofserviceareimportant.

IV.7.6. Automatic control

Smallhydroschemesarenormallyunattendedandoperatedthroughanauto-maticcontrolsystem.Becausenotallpowerplantsarealike,itisalmostimpos-sible to determine the extent of automation that should be included in a given system,butsomerequirementsareofgeneralapplication:

the system must include the necessary relays and devices to detect malfunc-tioningofaseriousnatureandthenacttobringtheunitortheentireplanttoasafe de-energised condition

Relevantoperationaldataoftheplantshouldbecollectedandmadereadilyavailableformakingoperatingdecisions,andstoredinadatabaseforlaterevalu-ationofplantperformance

Anintelligentcontrolsystemshouldbeincludedtoallowforfullplantopera-tion in an unattended environment

Itmustbepossibletoaccessthecontrolsystemfromaremotelocationandoverride any automatic decisions

Thesystemshouldbeabletocommunicatewithsimilarunits,upanddown-stream,forthepurposeofoptimisingoperatingprocedures

Faultanticipationconstitutesanenhancementtothecontrolsystem.Usinganexpertsystem,fedwithbaselineoperationaldata,itispossibletoanticipatefaults


before they occur and take corrective action so that the fault does not occur.

Thesystemmustbeconfiguredbymodules.Ananalogue-to-digital conver-sionmoduleformeasurementofwaterlevel,wicket-gateposition,bladeangles,instantaneouspoweroutput, temperatures,etc.Adigital-to-analogueconvertermoduletodrivehydraulicvalves,chartrecorders,etc.AcountermoduletocountgeneratedkWhpulses,raingaugepulses,flowpulses,etc.anda“smart”telem-etrymoduleprovidingthe interfaceforoffsitecommunications,viadial-uptel-ephonelines,radiolinkorothercommunicationtechnologies.Thismodularsys-temapproach iswell suitedto thewidelyvarying requirementsencountered inhydropowercontrol,andpermitsbothhardwareandsoftwaretobestandardised.cost reduction can be realised through the use of a standard system and modular softwareallowsforeasymaintenance.

Automaticcontrolsystemscansignificantlyreducethecostofenergyproduc-tionbyreducingmaintenanceandincreasingreliability,whilerunningtheturbinesmoreefficientlyandproducingmoreenergyfromtheavailablewater.

With the tremendous development of desktop computers, their prices arenowverylow.Manymanufacturerssupplystandardiseddataacquisitionsystems.New and cheap peripheral equipment, easily connected to a portable comput-ers,are the .“watch-dogs.”-helping tomonitorand replacecontrolequipmentintheeventoffailureisavailableandeasytointegrateatlowprice.Improvedgraphicprogrammingtechniquesassistthedevelopmentofeasytousesoftwarewithgraphicuserinterfaces.Duetotherapiddevelopmentofdigitaltechnologies,thedifferencesbetweenhardwareplatformssuchasPLCs,micro-controllersandindustryPCs,disappearfortheoperator.

IV.7.7. Ancillary electrical equipment

IV.7.7.1. Plant service transformer

Electricalconsumptionincludinglightingandstationmechanicalauxiliariesmayrequirefrom1to3percentoftheplantcapacity;thehigherpercentageappliestomicrohydro(lessthan500kW).Theservicetransformermustbede-signedtotaketheseintermittentloadsintoaccount.Ifpossible,twoalternativesupplies,withautomaticchangeover,shouldbeusedtoensureserviceinanun-attendedplant.

IV.7.7.2. DC control power supply

Itisgenerallyrecommendedthatremotelycontrolledplantsareequippedwithanemergency24VDCback-uppowersupplyfromabatteryinordertoal-lowplantcontrolforshutdownafteragridfailureandcommunicationwiththesystem at any time.The ampere-hour capacitymust be such that, on loss of


chargingcurrent,fullcontrolisensuredforaslongasitmayberequiredtotakecorrective action.

IV.7.7.3. Headwater and tailwater recorders

Inahydroplant,provisionsshouldbemadetorecordboththeheadwaterandtailwater.Thesimplestwayistofix,securelyinthestream,aboardmarkedwithmetersandcentimetresinthestyleofalevellingstaff,howeversomeonemustphysicallyobserveandrecordthemeasurements. Inpowerhousesprovidedwithautomatic control the best solution is to use transducers connected to the com-puterviathedataacquisitionequipment

Nowadaysmeasuringunits-asensor-recordsthemeasurementvariableandconvertsitintoasignalthatistransmittedtotheprocessingunit.Themeasure-mentsensormustalwaysbeinstalledatthemeasurementsite,wherethelevelhas to be measured. - usually subject to rough environmental conditions and of difficultaccess-whereastheprocessingunitisusuallyseparatedandplacedinawellprotectedenvironmenteasilyaccessibleforoperationandservice.

Thereisawiderangeofsensorseachoneusingavarietyofmeasuringprinci-ples.Itmustberealisedthatthepointofthelevelmeasurementneedstobese-lectedcarefullyinordertorepresentthewholeforebay.AccordingtotheBernoulliprinciple,achangeinthecurrentspeedcausesachangeinthedynamicpressureandconsequentlyintheapparentwaterlevelasmeasuredbythepressuresensor.Ifthemeasurementsiteislocatedintheinfloworoutflowstructures,wherehighcurrentvelocitiescanoccur, themeasurementwill give false results.The levelsensorcantransmitthesignalbyusingthehydrostaticmethod(figure6.36a)orthepneumatic(bubble)method(figure6.36b).Inthefirstmethodcareshouldbetakensothatallthetubesforpressuretransmissionaredimensionedandlaidinsuchawaythattheycannotbeobstructednorairallowedaccumulatingwithinthem. Inthesecond,thesensororifice is located lowerthanthecorrespondinglevelatthestartofthemeasurement,andnowatercanpenetrateandcollectinthelines.Inthesolutionshowninfigure6.36a),floatingmaterialcandamagetheinstrument.Thebestsolutionistheconcealedassemblyofallpartstogetherwithinthewallasshowninfigure6.36b)andc).

Fig. 6.36


IV.7.7.4. Outdoor substation

The so-called water-to-wire system usually includes the substation.A linebreakermustseparatetheplantincludingthestep-uptransformerfromthegridincaseof faults inthepowerplant.PTsandCTsforkWhandkWmeteringarenormallymountedatthesubstation,attheconnectinglinkbetweentheplant-outconductorsandthetake-offlinetothegrid.Inareaswithveryhighenvironmen-talsensitivitythesubstationisenclosedinthepowerhouse,andthetransmissioncables,leaveitalongthepenstock.Lightningarrestersforprotectionagainstlinesurges or lightning strikes in the nearby grid are usually mounted in the substation structure.

Environmental impact in the construction of hydroelectric centrals 237

Chapter V Environmentalimpactintheconstruction

of hydroelectric centrals

V.1. Understanding

The“ThirdConferenceofthePartiestotheUnitedNationsFrameworkCon-ventiononClimateChange”washeldinKyotoinDecember1997.Thiswasthesec-ondinitiativeafterthehistoricRioConferenceonEnvironmentandDevelopmentinJune1992.Evenearlier,theEuropeanUnionhadalreadyrecognisedtheurgentneedtotackletheclimatechangeissue.The“WhitePaperforaCommunityStrat-egyandActionPlanentitled:“Energyforthefuture:renewablesourcesofenergy”wassubsequentlydraftedprovidingasignificantstepforward.

Finally,the“Directive/77/ECoftheEuropeanParliamentandofthecouncilof27September2001onthepromotionofelectricityproducedfromrenewableenergysourcesintheinternalelectricitymarket”setclearcommunitytargets.Theglobalindicativetargetof12%REofgrossdomesticenergyconsumptionby2010wasstated.ToachievethisambitiousgoalallMemberStateshavebeenrequiredtosetnationalindicativetargetsfortheconsumptionofelectricityproducedfromrenewablesources.

AstrategicstudyforthedevelopmentofSmallHydroPowerintheEuropeanUnion:“BlueAgeforaGreenEurope”wascompletedin2002andgivesahighlyinterestingsurveyofthepotentialofSHPbydifferentapproaches.EUcountriesestimate,undereconomicandenvironmentalconstraints,an increase incapac-ityof1111MWbyupgradingexistingplants(annualproductionof4518GWh)andanincreaseincapacityof4828MWbytherealisationofnewsmallhydroelectricplants(annualproductionof19645GWh).

Thetechnicalpotentialwithonlytechnicalconstraintswouldrepresentadou-blingofabovementionedfigures:2080MW(8100GWh/year)byupgradingexistingplantsand9615(38058GWh/y)bynewplantscouldbeachievedtheoretically.Theachievementofthe“theoretical”objective(46158GWh/y)willimplyanannualreduction of 20 million tonnes of co2emissionsbasedonaprudentialvalue(gas


firedplants)of0.43kgCO2/kWh.

However,underpresenttrendstheaboveobjectivewillnotbeattainedsolongastheadministrativeprocedurestoauthorisetheuseofwaterarenotac-celerated.Hundreds,ifnotthousands,ofauthorisationrequestsarependingap-proval,thedelaybeingcausedmainlybyperceivedconflictwiththeenvironment.Some environmental agencies seem to justify or at least excuse - this blockade on thegroundsofthelowcapacityofthesmallplants.Itseemstobeforgottenthatbydefinition,renewableenergiesaredecentralisedandthatcurrentlyonlysmallhydropowerplantsandthewindturbinescansignificantlycontributetorenewableelectricityproduction.

Atthesametimewhilstitshouldbeacceptedthatelectricityproductioninsmallhydroplantsdoesnotproducecarbondioxideorliquidpollutants,thefactisthatduetotheirlocationinsensitiveareaslocalimpactsarenotalwaysnegligible.Thesignificantglobaladvantagesofsmallhydropowermustnotpreventtheiden-tificationofburdensandimpactsatlocallevelandthetakingofnecessarymitiga-tionactions.Largethermalplants,becauseoftheireconomicrelevanceandscale,areauthorisedatveryhighadministrativelevelsandinsomecases,theirimpactscannotbemitigatedatpresent.A smallhydropower schemeproducing impactsthatusuallycanbemitigatedisconsideredatloweradministrativelevels,wheretheinfluenceofpressuregroups-anglingassociations,ecologists,etc.-isgreater.

Itisnotdifficulttoidentifytheimpacts,buttodecidewhichmitigationmeas-uresshouldbeundertakenitisnotsimple,becausetheseareusuallydictatedbysubjectivearguments.Itisthereforestronglyrecommendedtoestablishaperma-nentdialoguewiththeenvironmentalproject-by-projectbasisitwouldbeconveni-enttoprovideafewguidelinesthatwillhelpthedesignertoproposemitigatingmeasuresthatcaneasilybeagreedwiththelicensingauthorities.

Recently,theimplementationoftheWaterFrameworkDirectivewillintro-ducesevereadditionaldemandsinecologicalterms.Thereislittledoubt,thatthefulfillingofecologicalaimssuchastheconstructionoffishbypasssystemsor the reductionofwater through increasedreservedflowhas significantcostimplicationsandreducestheviabilityofSHP.Theachievementofenvironmentalgoalsisnotdependentontheideologicalresistanceofthedeveloperofthesitebutonhiseconomicalrestrictions.Inreality,the“environmentalproblem”haseconomicalparents.

V.2. Impact during construction phase

Schemesofthediversiontype,multipurposereservoir,insertedonanirriga-tioncanalorbuiltintoawatersupplysystemproduceverydifferentimpactsfromoneanother,frombothaquantitativeandqualitativeviewpoint.Aschememak-inguseofamultipurposedamhaspracticallynounfavourableimpacts,sinceitisunderstoodthatwhenthedamwasbuiltthenecessarymitigatingmeasureswerealreadyincorporated.Eventhelocationofthepowerhousewillbeatthebaseand


shall not alter the ecological system.

Schemesintegratedinanirrigationcanalorinawatersupplypipesystemwillnotintroducenewimpactsoverthosegeneratedwhenthecanalandthepipesys-temweredeveloped.Ontheotherhand,diversionschemespresentveryparticularaspectsthatneedtobeanalysed.

V.2.1. Reservoirs

Theimpactsgeneratedbytheconstructionofadamandthecreationoftheadjoining reservoir include, in addition to the loss of ground, the constructionandopeningofconstructionroads,workingplatforms,excavationworks,blastingandeven-dependingofthedamsize-concretemanufacturingplants.Othernon-negligibleimpactsarethebarriereffectandthealterationofflowconsequenttoa river regulation that did not exist before. it has to be underlined that reservoirs areinfactnottypicalforsmallhydropowerplants.ThemajorityofSHPbelongstotherun-offtypewithoutanybig,dam-likeconstructionworks.

However,theimpactsgeneratedbytheconstructionofadamdonotdifferfromthoseinducedbyanylarge-scaleinfrastructuredevelopment,whoseeffectsandmitigatingmeasuresarewellknown.

V.2.2. Water intakes, open canals, penstocks, tailraces

TheimpactsgeneratedbytheconstructionofthesestructuresarewellknownandhavebeendescribedinTable1,e.g.noiseaffectingthelifeofanimals,dangeroferosionduetothelossofvegetationthroughexcavationwork,turbidityofthewateranddownstreamsedimentdeposition,etc.Tomitigate such impacts it isstronglyrecommendedthattheexcavationworkshouldbeundertakeninthelowwaterseasonandthedisturbedgroundrestoredassoonaspossible.Inanycasetheseimpactsarealwaystransitoryanddonotconstituteaseriousobstacletotheadministrativeauthorisationprocedure.

Inviewofitsprotectiveroleagainstriverineerosionitiswisetorestoreandreinforce the riverbank vegetation that may have been damaged during construc-tion of the hydraulic structures. it should be noted that the ground should be re-populatedwithindigenousspecies,bestadaptedtothelocalconditions.

Theimpactassessmentstudyshouldtakeaccountoftheeffectsofdispersingexcavated material in the stream and the unfavourable consequences of construc-tionworkerslivinginausuallyuninhabitedareaduringtheconstructionperiod.This impact,whichmaybenegative iftheschemeis located inanaturalpark,wouldbepositive inanon-sensitiveareaby increasing the levelof itsactivity.


Vehicleemissions,excavationdust,thehighnoiselevelandotherminorburdenscontribute to damaging the environmentwhen the scheme is located in sensi-tiveareas.Tomitigatetheaboveimpactsthetrafficoperationmustbecarefullyplannedtoeliminateunnecessarymovementsandtokeepalltraffictoaminimum.

Onthepositiveside,itshouldbenotedthattheincreaseinthelevelofactiv-ityinanarea,byusinglocalmanpowerandsmalllocalsubcontractorsduringtheconstructionphaseistobewelcomed.

V.3. Impacts arising from the construction

V.3.1. Sonic impacts

Theallowablelevelofnoisedependsonthelocalpopulationorisolatedhous-esneartothepowerhouse.Thenoisecomesmainlyfromtheturbinesand,whenused,fromthespeedincreasers.Nowadaysnoise insidethepowerhousecanbereduced,ifnecessary,tolevelsintheorderof70dBA,almostimperceptiblewhenoutside.

Concerning sonic impact, theFiskebypowerplant inNorrköping, Sweden isanexampletobefollowed.Theschemeownerwantedamaximuminternalsoundlevelof80dBAinsidethepowerhouseatfulloperation.Themaximumallowedex-ternalsoundlevel,atnight,wassetat40dBAinthesurroundingsofsomehouseslocatedabout100metresaway.

Toreachtheselevelsofnoiseitwasdecidedthatallthecomponents-tur-bines,speedincreasers,andasynchronousgenerators-wereboughtinonepack-age fromonewell-knownsupplier.Thepurchasecontract specifiedthe levelofnoisetobeattainedinfulloperationleavingthenecessarymeasurestofulfilthedemandstothemanufacturer.Thesupplieradoptedthefollowingmeasures:verysmalltolerancesinthegearmanufacturing;soundinsulatingblanketsoverthetur-binecasing;watercoolinginsteadofaircoolingofthegeneratorandacarefulde-signofancillarycomponents.Aswellastheusualthermalinsulation,thebuildingwasprovidedwithacousticinsulation.Consequently,theattainedlevelofnoisevariedbetween66dBAand74dBA,some20dBAlowerthantheaverageSwedishpowerhouses.Havingasinglesupplier,theissueofresponsibilitywaseliminated.

Theexternalnoiselevelreductionwasobtainedbyusingvibrationinsulationofthepowerhousewallsandroof.Theprincipleforthevibrationreductionsystemwastoletthebaseslab,concretewaterwaysandpillarsfortheoverheadcranebeexcitedbyvibrationfromtheturbineunits.Theotherpartsofthebuildingsuchassupportingconcreteroofbeamsandpre-castconcreteelementsinthewallsweresupportedbyspecialrubberelementsdesignedwithspringconstantsgivingmaxi-mumnoisereduction.Fortheroofbeams,specialcompositespring-rubbersup-portingbearings(TrelleborgNovimbraSAW300)werechosen.Asimilarsolutionwaschosenforthepre-castwallcomponents.Oncebuilt,thesoundemissionfromthe


powerhousecouldnotbedetectedfromtheothernoisesourcesastraffic,soundfromthewaterinthestream,etc.attheclosestdomesticbuilding.

TheundergroundpowerhouseofCavaticcio4,locatedabout200mfromthePiazzaMaggiore,thehistoricalheartofBologna,hasalsomeritsinthisrespect.AnacousticimpactstudyundertakenonItalianschemesshowedanaverageinternallevelofabout85dBA.Thelevelofnoisenearthehousesclosetotheproposedpowerhousewas69dBAbydayand50dBAbynight.Theregulationsinforcere-quired that these values could not increase by more than 5 dBa during the day and 3dBAduringthenight.ThemeasurescarriedouttofulfilltherequirementsweresimilartothoseundertakeninFiskeby:

� Insulation of themachine hall, themost noisy room, from the adjacentroomsbymeansofdoublewallswithdifferentmass,withalayerofglasswoolinbetween.

�Soundproofingdoors.

�Floorsfloatingon15mmthickglasswoolcarpets.

�Falseceilingwithnoisedeadeningcharacteristics

�Heavytrapdoorstothegroundfloor,fittedwithsoundproofcountertrap-doorsandneoprenesealinggaskets

�Vibrationdampingjointsbetweenfansandventilationducts

�Lowairvelocity(4m/sec)ducts

�Twosilencersatthetopandrearoftheventilationplant

� Inletandoutletstacksequippedwithnoisetraps

�Airductsbuiltwithamaterial insandwich(concrete,glasswool,perfo-ratedbricksandplaster)

�Turbinerotatingcomponentsdynamicbalanced

�Water-cooled brushless synchronous generator

�Precisionmanufacturedgearsinthespeedincreaser

�Turbinecasingsandspeedincreasercasingsstronglystiffenedtoavoidreso-nance and vibrations.

�Anchoringoftheturbinebyspecialanti-shrinkingconcretetoensurethemonolithicconditionbetweenhydrounitandfoundationblock

�Turbineballastingwithlargemassesofconcretetoreducetoaminimumthevibration’samplitude.

The underground ventilation has threemain purposes: dehumidification ofthe rooms to ensure a correct operation and maintenance of the equipment,freshairsupplyfortheworkersandremovaloftheheatgeneratedbythevariousplantcomponents.Evenwiththemaximumvolumeofaircirculationestimatedat 7000 m3/hour the air velocity in the air ducts never exceeds 4 m/sec.

Itistruethatthetwoaboveexamplesareveryparticularonesbuttheyare


includedheretoshowthateverythingispossibleifitisconsiderednecessaryal-thoughtheprojectmayrequireasignificantincreaseintheinvestment.Itisalsotruethatbothexamplesconcern lowheadschemes implyingtheuseofspeedincreasers;ahighmountaindiversionschemewouldpermitthedirectcouplingofturbineandgenerator,soeliminatingthecomponentresponsibleformostofthe vibrations.

V.3.2. Landscape impact

Thequalityofvisualaspectsisimportanttothepublic,whoisincreasinglyreluctanttoacceptchangestakingplaceintheirvisualenvironment.Forexam-ple,anewcondominiuminourneighbourhoodwithanartificialbeachbuiltwithsandcomingfromasubmarinebedwasrejectedbyapartofthepopulation,eventhough, inmanyways itwould improvetheenvironment including landscaping.Theproblemisparticularlyacuteinthehighmountainhydropowerschemesorinschemes located in an urban area. this concern is frequently manifested in the formofpubliccommentsandevenoflegalchallengestothosedevelopersseekingtochangeawell-lovedlandscapebydevelopingahydropowerfacility.

Eachofthecomponentsthatcompriseahydroscheme-powerhouse,weir,spillway,penstock,intake,tailrace,substationandtransmissionlines-haspoten-tialtocreateachangeinthevisualimpactofthesitebyintroducingcontrastingforms,lines,colourortextures.Thedesign,location,andappearanceofanyonefeaturemaywelldeterminethelevelofpublicacceptancefortheentirescheme.

Mostofthesecomponents,eventhelargest,maybescreenedfromviewus-ing landscapingandvegetation.Painted innon-contrastingcoloursandtexturestoobtainnon-reflectingsurfacesacomponentwillblendwithorcomplementthecharacteristic landscape.Creativeeffort,usuallywith smalleffecton the totalbudget,canoftenresult inaprojectacceptabletoallpartiesconcerned: localcommunities,nationalandregionalagencies,ecologistsetc.

Thepenstockisusuallythemaincauseof“nuisance”.Itslayoutmustbecare-fullystudiedusingeverynaturalfeature-rocks,ground,vegetation-toshroudit and if there isnoother solution,painting it soas tominimizecontrastwiththebackground.Ifthepenstockcanbeinterred,thisisusuallythebestsolution,althoughtheoperatorhastomeetsomedisadvantagesintermsofmaintenanceandcontrol.Expansionjointsandconcreteanchorblockscanthenbereducedoreliminated;thegroundisreturnedtoitsoriginalstateandthepipedoesnotformabarriertothepassageofwildlife.

Economic analysis 243

Chapter VI economic analysis

Aninvestmentinasmallhydropowerschemeentailsacertainnumberofex-penses,extendedovertheprojectlife,andprocuressomerevenuesalsodistrib-utedoverthesameperiod.Theexpensesincludeafixedcomponent-thecapitalcost,insurance,taxesotherthantheincometaxes,etc.-andavariablecompo-nent-operationandmaintenanceexpenses-.Attheendoftheproject,ingenerallimitedby theauthorizationperiod, the residual valuewill usuallybepositive,although some administrative authorizations demand the abandonment of all the facilitiesthatreverttotheState.Theeconomicanalysiscomparesthedifferentpossiblealternativestoallowthechoiceofthemostadvantageousortoabandontheproject.

Fromaneconomicviewpoint,ahydropowerplantdiffersfromaconventionalthermalplant,becauseitsinitialinvestmentcostperkWismuchhigherbuttheoperatingcostsareextremelylow,sincethereisnoneedtopayforfuel.

Theeconomicanalysiscanbemadebyeitherincludingtheeffectoftheinfla-tion or omitting it. Working in constant monetary value has the advantage of mak-ingtheanalysisessentiallyindependentoftheinflationrate.Valuejudgmentsareeasiertomakeinthiswaybecausetheyrefertoanearbypoint intime,whichmeanstheyarepresentedinacurrencythathasapurchasingpowerclosetopre-sentexperience.Iftherearereasonstobelievethatcertainfactorswillevolveatadifferentratefrominflation,thesemustbetreatedwiththedifferentialinflationrate.Forinstance,ifweassumethatduetotheelectricitytariffswillgrowtwopointslessthaninflation,whiletheremainingfactorsstayconstantinvalue,theelectricitypriceshoulddecreaseby2%everyyear.

Theestimationof the investmentcostconstitutes thefirst stepofaneco-nomicevaluation.Forapreliminaryapproach,theestimationcanbebasedonthecost of similar schemes.

Thereareanumberofsoftwarepackagesavailabletoassistintheanalysisofapotentialsite.PCbasedpackagessuchasHydrAandHydrosoftareavailableontheWebandcanoftenbedownloaded.Someofthemarelimitedtoparticularregionsorcountrieswhilstothersaremoregeneric.TheRETScreenPre-feasibilityAnalysisSoftwareisageneric,freelyavailablesoftwarepackagewithanon-line


usermanual. Itenablesuserstoprepareapreliminaryevaluationoftheannualenergyproduction,costsandfinancialviabilityofprojects.

Whilstidentifyingthatthesitehasatechnicalpotentialisparamount,thekeytoanysuccessfuldevelopmentisundertakinganeconomicanalysisofasitethatwillprovideanaccurate indicationofthe investmentcostrequired.DuringthisanalysisanessentialconsiderationistheestimatedcostperkWofthesite.

However,asacostestimateisessentialforeconomicanalysis,itisnecessaryasasecondstep,tomakeapreliminarydesignincludingtheprincipalcomponentsofthescheme.Basedonthisdesign,budgetpricesforthematerialscanbeob-tainedfromsuppliers.Suchpricescannotbeconsideredasfirmpricesuntilspeci-ficationsanddeliverydateshavebeenprovided.Thiswillcomelater,duringtheactualdesignandprocurementprocess.

Do not forget that in a plant connected to the grid, the investment costsoftheconnectionlineshouldbeincluded,becauseaccordingtovariousnationalregulationsthisline,althoughitsometimesbecomesthepropertyofthegridown-er,isalwaysbuiltattheexpenseoftheSHPdeveloper.Aplantclosetothegridconnectionpointwillbealwayscheaperthanoneinstalledfarfromit.Thesamereasoningcanbeappliedtotelephonelines.Inanunmannedplant,atelephoneline to transmit telemetry and alarm signals is frequently used although occasion-allyitmightbecheapertousethetransmissionlineitselftoestablisharadiolink.Theuseofthedigitalcellulartelephonenetworkisalsoincreasinglyusedprovidedthereissufficientcoverage.

Adeveloper’seconomicanalysisofaschemewouldbesimplifiedifelectric-itytariffsforaMWhwereaknownandstableentity.However,thisisnotthecaseandthemarketsvaryconstantly-thepresentmovetoliberaliseandopenupthemarketsandthepromotionofRE’sservesasagoodexample.Tariffsareagreedindifferentwaysbetweenthegeneratorandsupplierandareinfluencedbynationalpolicy.Thesepoliciescananddovaryfromcountrytocountryandarereviewedandalteredfrequentlymakingitdifficulttoprovidemorethananoverview.Tar-iffsnegotiatedthroughsomeformofpowerpurchaseagreementwiththesupplierwillvaryfromcountrytocountryandwillbestronglyinfluencedbythatcountry’snationalpolicy.Itisthereforeimportantforthedevelopertounderstandclearlyimplicationsofthenationalpolicy.

The‘timevalueofmoney’istheconceptthataEuroreceivedtodayisworthmorethanaEuroreceivedatsomepointinthefuture,becausetheEuroreceivedtoday can be invested to earn interest. time value of money analysis generally in-volvestherelationshipbetweenacertainamountofmoney,acertainperiodandacertainrateofcompoundinterest.

245

Bibliography1. Mosonyi,.“Waterpowerdevelopment.”,TomeIandII,AkadémiaiKiadóBuda-

pest,1987/1991

2. F.H.White,“FluidMechanics”,MacGraw-HillInc.USA

3. ISO1100-1:1996.“Measurementofliquidflowinopenchannels.Part1:Estab-lishmentandoperationofagaugingstation.”.

4. ISO/DIS110-2.“Measurementofliquidflowinopenchannels.–Part2:Deter-minationofthestage-dischargerelation.”(revisionofISO1100-2:1982).

5. ISO 3847: 1977: .“Liquid flowmeasurement in open channels byweirs andflumes .–End-depthmethod forestimationofflow in rectangularchannelswithafreeoverfall.”.

6. BritishHydrodynamicResearchAssociation, .“Proceedingsof theSymposiumontheDesignandOperationofSiphonSpillways.”,London1975.

7. T. Moore, .“TLC for small hydro: good design means fewerheadaches.”,HydroReview,April1988.

8. Chaudry, .“AppliedHydraulicTransients.”, VanNostrand Reinhold Company,1979.

9. HydrA-PC-basedsoftwarepackageforrapidlyestimatinghydropowerpoten-tialatanylocationintheUKorSpain.Thesoftware,currentlyavailableforSpainandtheUK,isbeingdevelopedforothercountriesintheEuropeanUnion.(InstituteofHydrology,Uk,2000,http://www.nerc-wallingford.ac.uk/ih/).

10. WorkingpaperoftheEuropeanCommission“Electricityfromrenewablesourc-es and the internal electricity market.

11. South-westregioninRomaniDemo-geographiccharacteristics

12. ImplementationoftheEUWaterFrameworkDirectiveinBulgaria

13. EnergyutilizationoftheriverIskar’swaterviatheconstructionofnineminiwaterpowerstations(MWps)AlongtheriverbedontheterritoryofSvogheandMezdramunicipalities,Bulgaria

14. AnalysisofrenewableenergyanditsimpactonruraldevelopmentinRomania

15. Bulgaria CountryProfile

16. romania CountryProfile


17. Integral EnvironmentalAssessment of Ogosta River Basin(Northwestern Bul-garia)

18. DevelopmentofTheHydrologicalModelforTheUpperVitWatershedbyHEC-HMSwithRegardtoIdentificationofMissingHighWaves

19. GuideonHowtoDevelopaSmallHydropowerPlant

20. GeneralFrameworkandApplicationtoJiuriverbasininRomania

21. DemographicimplicationsofsocialexclusionincentralandeasternEurope

22. PointsourcepollutionintheDanubeBasin




Graniţe comune. Soluţii comune.

GUVERNUL ROMÂNIEI

UNIUNEA EUROPEANĂ

FONDUL EUROPEAN PENTRUDEZVOLTARE REGIONALĂ GUVERNUL BULGARIEI

www.cbcromaniabulgaria.eu

Asociația Română pentru Transfer Tehnologic şi Inovare

Adresa: Str. Ştefan cel Mare nr. 12, Craiova

Persoană contact: Gabriel Vlăduţ

Tel.:/Fax: +40-251-412290; +40-251-418882

E-mail: [email protected]; www.arott.ro

Titlul proiectului:

Editorul materialului: ARoTTData publicării: dd.09.2011

Conţinutul acestui material nu reprezintă în mod necesar poziţia oficială a Uniunii Europene

Energiile regenerabile - instrument pentru prevenirea şi combaterea schimbărilor climatice, creştere economică şi bunăstare socială

Investim în viitorul tău!Programul de Cooperare Transfrontalieră România - Bulgaria 2007 - 2013

este cofinanţat de Uniunea Europeană prinFondul European pentru Dezvoltare Regională

Innovation, Technology Transfer

Energiile regenerabile- instrument pentru prevenirea şi

combaterea schimbărilor climatice,creştere economică şi bunăstare socială

Documents

FONDUL EUROPEAN PENTRU DEZVOLTARE … · Graniţe comune. Soluţii comune. GUVERNUL ROMÂNIEI UNIUNEA EUROPEANĂ FONDUL EUROPEAN PENTRU DEZVOLTARE REGIONALĂ GUVERNUL BULGARIEI Asociația